英創(chuàng)ETA108波形數(shù)據(jù)采集模塊性能及使用

1、綜述

ETA108是英創(chuàng)公司推出的一款低成本高性能的AD采集模塊，相比英創(chuàng)公司的其他數(shù)據(jù)采集擴(kuò)展模塊，ETA108的一個(gè)主要特點(diǎn)是支持硬件周期脈沖觸發(fā)AD采集，因此ETA108非常適合應(yīng)用于要求高精度采樣間隔的波形數(shù)據(jù)采集。ETA108波形數(shù)據(jù)采集模塊可廣泛應(yīng)用于多通道波形記錄儀、電力諧波分析、故障錄波、振動(dòng)信號(hào)分析、瞬態(tài)信號(hào)采集、通用數(shù)據(jù)采集等多種應(yīng)用領(lǐng)域?，F(xiàn)ESM335x Linux已支持ETA108數(shù)據(jù)采集模塊。

ETA108性能：

? 8通道單端輸入或4通道差分輸入

? 輸入量程0~4.096V

? 每通道具有獨(dú)立的高阻抗增益放大器(PGA),可實(shí)現(xiàn)各種傳感器之間的直接接口連接，并支持用戶配置通道增益Gain=1/2/4/8)

? AD轉(zhuǎn)換精度12bit

? AD最高采樣速度100ksps

? 可選擇多種平均操作模式，使輸出AD精度達(dá)到14bit。其中有快速平均和精確平均兩種模式可以選擇?？焖倨骄Ｊ剑簩?duì)4，8或16次采樣結(jié)果做平均，可增加AD分辨率到14bit，快速平均模式適用于輸入到PGA的信號(hào)比較穩(wěn)定的情況。精確平均模式：對(duì)4，8或16次采樣結(jié)果做平均，可得到比快速平均模式更精確的采樣結(jié)果。此模式在輸入信號(hào)不太穩(wěn)定的情況下適用。

使用4次平均模式總采樣速率不得高于20ksps，使用8次平均模式總采樣速率不得高于10ksps，使用16次平均模式采樣速率不得高于5ksps。當(dāng)用戶采用默認(rèn)設(shè)置進(jìn)行采樣時(shí)，我們的驅(qū)動(dòng)會(huì)根據(jù)用戶設(shè)置的采樣速度進(jìn)行設(shè)置，使用能夠達(dá)到的最高平均模式以提高采樣精度。用戶也可自行設(shè)置。

關(guān)于ETA108更詳細(xì)的參數(shù)以及設(shè)置方法請(qǐng)參考《ETA108數(shù)據(jù)采集模塊應(yīng)用手冊(cè)》（Linux）。

2、應(yīng)用程序接口

1、驅(qū)動(dòng)程序

在使用ETA108之前，需要在系統(tǒng)中先加載ETA108的驅(qū)動(dòng)程序。我們提供eta108.ko驅(qū)動(dòng)模塊，用戶使用insmod /(目錄)/eta108.ko 命令就可以加載驅(qū)動(dòng)。

為了實(shí)現(xiàn)ETA108的高速數(shù)據(jù)采集，在其驅(qū)動(dòng)程序中，充分利用了ESM335x的高性能DMA技術(shù)，從而保證了ETA108與ESM335x主板之間僅靠簡(jiǎn)單的4線制SPI接口就實(shí)現(xiàn)了硬件連接，同時(shí)，DMA技術(shù)的引入，也將數(shù)據(jù)采集對(duì)系統(tǒng)性能的影響降到最低?？紤]到實(shí)際應(yīng)用，ESM335x ETA108驅(qū)動(dòng)程序支持單次采樣模式和連續(xù)采樣模式，兩種模式下驅(qū)動(dòng)每采集到512個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)（1kB數(shù)據(jù)大?。┗蛘卟蓸咏Y(jié)束就會(huì)通知用戶程序，建議應(yīng)用程序中select函數(shù)和read函數(shù)一起使用盡快讀出數(shù)據(jù)，以避免驅(qū)動(dòng)維護(hù)大量的數(shù)據(jù)緩存。

連續(xù)采樣處理流程

驅(qū)動(dòng)程序中進(jìn)行設(shè)置的eta108_config結(jié)構(gòu)體。

eta108_config結(jié)構(gòu)體是ETA108的配置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體，包含了采樣率，采樣長(zhǎng)度，采樣通道設(shè)置，通道寄存器配置等參數(shù)。其定義如下：

struct eta108_config

{

unsigned int rate;

unsigned int count;

unsigned int channel;

void *config;

unsigned int config_len;

};

在我們提供的驅(qū)動(dòng)程序中，eta108_config結(jié)構(gòu)體即可用為函數(shù)的輸入?yún)⒖?，其結(jié)構(gòu)體成員含義說(shuō)明如下：

ADS_CONFIG結(jié)構(gòu)體定義

ETA108單通道采樣時(shí)采樣速度可以達(dá)到100ksps，如果多通道采樣，由于內(nèi)部通道轉(zhuǎn)換需要時(shí)間，最高只能達(dá)到50ksps，rate設(shè)置需要滿足此限制。channel的低8bit（bit0～bit7）依次對(duì)應(yīng)AD通道0～通道7，如果要采集某個(gè)通道的數(shù)據(jù)，需要將其對(duì)應(yīng)的位置為1。比如要采集通道0、通道1和通道7的數(shù)據(jù)，則應(yīng)設(shè)置channel=0x83；差分模式下只需設(shè)置差分通道中的一個(gè)通道的對(duì)應(yīng)位為1，比如通道0、通道1在差分模式下工作，只需將0通道位置1，設(shè)置channel=0x1。

2、ETA108驅(qū)動(dòng)輸入輸出數(shù)據(jù)格式：

用戶可以對(duì)ETA108的進(jìn)行設(shè)置以改變ETA108工作模式，eta108_config中config指向的buffer格式為：

寄存器寫

允許的設(shè)置及其意義詳見《ETA108數(shù)據(jù)采集模塊應(yīng)用手冊(cè)》（Linux）。

讀取采樣數(shù)據(jù)的格式如下(unsigned short)：

ETA108轉(zhuǎn)換結(jié)果

其中第0、1位總是0，第2、3位為平均模式下增加的2位分辨率，如沒(méi)有采用平均模式則此兩位為0，第3-15位為12bit的AD數(shù)據(jù)。多通道采樣模式下，應(yīng)用程序從驅(qū)動(dòng)中讀得的AD數(shù)據(jù)是按通道依次存放的，低通道在前，比如應(yīng)用程序同時(shí)連續(xù)采集CH1,CH2,CH5三個(gè)通道，read（）函數(shù)讀得的AD數(shù)據(jù)存放為CH1、CH2、CH5、CH1、CH2、CH5、CH1………，每個(gè)通道16bit。

ETA108的量程為0~4.096V，則可得D13~D2這12bit的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下表，用戶可據(jù)此換算數(shù)值：

理想情況下的AD轉(zhuǎn)換結(jié)果

3、接口函數(shù)

1)加載設(shè)備驅(qū)動(dòng)：

#：insmod /(目錄)/eta108.ko

會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備文件 /dev/eta108

2)打開設(shè)備文件-open：

int fd = open ( "/dev/eta108", O_RDWR, S_IRUSR | S_IWUSR );

3)設(shè)置采樣參數(shù)-write：

struct eta108_config transfer;

memset ( &transfer, 0, sizeof(transfer) );

transfer.rate = 100000; //采樣速率

transfer.channel = 0x1; //采樣通道

transfer.count = 10000; //每通道采樣次數(shù)

//自定義設(shè)置，此處為0通道設(shè)置GPA放大2倍，設(shè)置為NULL時(shí)采用默認(rèn)設(shè)置

unsigned short cmd[1] = {0x8004};

transfer.config_len = 2; //2字節(jié)

transfer.config = cmd;

if(write ( fd, &transfer, sizeof(transfer) )<0)

{

printf ( "WRONG!!!!!!!!!!!!!!!!\n" );

exit ( 1 );

}

4)啟動(dòng)采樣：

if(ioctl ( fd, ETA108_START, &transfer )<0)

{

printf ( "START WRONG!!!!!!!!!!!!!!!!\n" );

exit ( 1 );

}

5)停止采樣：

if(ioctl ( fd, ETA108_STOP, &transfer )<0)

{

printf ( "STOP WRONG!!!!!!!!!!!!!!!!\n" );

exit ( 1 );

}

6)讀取采樣數(shù)據(jù)-read：

驅(qū)動(dòng)內(nèi)部每采集512個(gè)點(diǎn)（1kB）的數(shù)據(jù)或者采樣結(jié)束就會(huì)通過(guò)select函數(shù)通知應(yīng)用程序，建議應(yīng)用程序中盡快讀出數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)或者計(jì)算，read函數(shù)返回實(shí)際讀取的字節(jié)數(shù)。

int count_in_byte = 0;

int read_count=0;

char read_buf[transfer.count*2*1]; // 1個(gè)通道，每個(gè)數(shù)據(jù)2個(gè)字節(jié)

char *real_read = read_buf;

for ( i=0; count_in_byte

{

FD_ZERO(&fdRead);

FD_SET(fd,&fdRead);

aTime.tv_sec = 2;

aTime.tv_usec = 0;

ret = select ( fd+1, &fdRead, NULL, NULL, &aTime );

if ( ret<0 )

printf( "select, something wrong!\n " );

if ( ret>0 )

{

if ( FD_ISSET(fd, &fdRead) )

{

read_count = read(fd, real_read, 1024);

if ( read_count<0 )

{

printf ( "READ WRONG!!!!!!!!!!!!!!!!\n" );

exit ( 1 );

}

real_read += read_count;

count_in_byte += read_count;

}

}

}

7)關(guān)閉設(shè)備文件：

close ( fd );

用戶如需使用ETA108數(shù)據(jù)采集模塊，請(qǐng)和我們聯(lián)系。