在工業控制應用、特別是要求閉環控制的實時應用中，通常都需要實時采集模擬信號。因此作為一款面向實時控制應用的工控主板EM9380，配置了最多可達8路的AD轉換單元。為了實現閉環控制的高效操作，AD轉換是由板上獨立運行的硬件協處理器（Cortex-M3）來直接操作。應用程序通過驅動程序，其設備文件名為“MCU2:”，來操作AD的功能。在標準配置的EM9380中，其AD單元的基本技術特性包括：

? 單端輸入采集，可進一步選擇單通道、雙通道、4通道及8通道模式。
?差分輸入采集，可進一步選擇單通道、雙通道及4通道模式。
? 采集觸發模式方面，支持軟件觸發和閾值觸發兩種模式。軟件觸發指一旦應用程序調用相關API函數，即進行數據采集；而閾值觸發模式是指當應用程序啟動AD采集后，

只有當輸入的數據超出所設置的門限閾值時，才開始采集數據，這種模式廣泛應用于狀態監測及波形捕捉等應用。
? 采集數據方面，支持單點采集和波形采集兩種模式。單點采集指每個通道僅采集一個樣點；而波形采集則是按設置的采樣間隔，采集一定長度的數據序列，這種模式一般

應用于需要分析波形數據的場合，如需要做FFT，獲得波形的頻譜特征。

本文后續部分將針對EM9380的多通道AD在硬件、軟件方面的特性，具體介紹實現數據采集的相關步驟。

AD通道的硬件接口說明

EM9380中與AD關聯的管腳是GPIO8 – GPIO15，這8路GPIO在上電時的缺省配置是數字輸入模式。只有當應用程序調用AD轉換的API時，其相應的管腳才會轉換為模擬輸入狀態。EM9380共支持7種輸入模式，每種模式使用固定的通道配置，未使用的管腳則保持在GPIO模式。輸入模式與具體管腳的關系列表如下：

單通道單端輸入

雙通道單端輸入

4通道單端輸入

8通道單端輸入

單通道差分輸入

雙通道差分輸入

4通道差分輸入

對于單端輸入，其輸入滿量程為0 – 2.5V，對應的量化數據分別為0 – 4095（12-bit AD分辨率）。差分輸入時，數據值與輸入電壓的關系如下表所示：

在標準配置下，各AD通道的輸入阻抗大致為40KΩ。為了保證AD轉換的精度，建議前端輸入的模擬信號，應根據實際信號的特點，加入適當的信號調理單元。

接口軟件說明

為了操作EM9380的AD采集功能，首先需要打開硬件協處理器的驅動程序，其設備文件名為”MCU2:”（注意是MCU2，而不是MCU1）：

#include// 數據類型定義
HANDLE hMCU2;
hMCU2 = CreateFile(_T(“MCU2:”), // name of device
GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, // desired access
FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE, // sharing mode
NULL, // security attributes (ignored)
OPEN_EXISTING, // creation disposition
FILE_FLAG_RANDOM_ACCESS, // flags/attributes
NULL); // template file (ignored)

驅動程序MCU2通過DeviceIoControl，支持以下AD采集命令：

MCU_GENERIC_ADC_SE1 // 單端輸入，單通道模式
MCU_GENERIC_ADC_SE2 // 單端輸入，雙通道模式
MCU_GENERIC_ADC_SE4 // 單端輸入，4通道模式
MCU_GENERIC_ADC_SE8 // 單端輸入，8通道模式
MCU_GENERIC_ADC_DI1 // 差分輸入，單通道模式
MCU_GENERIC_ADC_DI2 // 差分輸入，雙通道模式
MCU_GENERIC_ADC_DI4 // 差分輸入，4通道模式

同時以上命令需通過以下的數據結構來設置相關參數：

typedef struct
{
BYTE ucSize; // 本數據結構大小 = 24字節
BYTE ucCmd; // AD命令碼：MCU_GENERIC_ADC_XXX
DWORD dwPeriod; // 采樣間隔，單位為us，= 0：軟件觸發
WORD wData[8]; // 返回的采集數據
bool bFlashed; // 保存本配置作為啟動缺省功能
BYTE ucChkSum; // 校驗和
} MCU_ADC_INFO, *PMCU_ADC_INFO; // struct for ADC

參數dwPeriod為采樣間隔，設置為0表示軟件觸發數據采集，不為0，則按設置的采樣間隔進行AD轉換。最短采樣間隔為25us，即最高采樣率40Ksps。注意若啟動多通道數據采集，則每通道的采樣周期為dwPeriod×通道數。

當dwPeriod不為零時，wData[ ]的前三個值將作為輸入參數，其中wData[0]表示采集的總樣點數，wData[1]表示閾值窗口的上限值（最大值=4095），wData[2]表示閾值窗口的下限值（最小值=0）。通過這些參數的合理邏輯組合，就可實現以下4種數據形式的采集：

對單點數據采集，MCU2驅動將以MCU_ADC_INFO數據結構的形式回傳采集結果，其中采集數據包含在wData[ ]中，分別對應AD的CH0 – CH7。wData的數據格式為：

對波形采集，為了提高效率，回傳的數據采用以下數據結構的形式：
typedef struct
{
BYTE ucSize; // 本數據結構大小 = 51字節
BYTE ucCmd; // AD命令碼：MCU_GENERIC_ADC_XXX
WORD wData[24]; // 返回的采集數據
BYTE ucChkSum; // 校驗和
} MCU_ADC_FLOW, *PMCU_ADC_FLOW; // struct for ADC

24個采集數據將根據AD采集命令所使用的通道數，順序循環排列。而每個數據的格式與單點采集數據的格式是一樣的。

以下代碼實現單端輸入8通道，軟件觸發單點采集：
MCU_ADC_INFO Info; //定義結構對象
memset（&Info, 0, sizeof（MCU_ADC_INFO））；//清零
//填寫所需的參數
Info.ucSize = sizeof（MCU_ADC_INFO）;
Info.ucCmd = MCU_GENERIC_ADC_SE8; //單端8通道輸入
Info.dwPeriod = 0; //軟件觸發，單點采集
// 生成chksum字節
Info.ucChkSum = ChkSum（&Info, sizeof（MCU_ADC_INFO）-1）;
// 調用DeviceIoControl
if (!DeviceIoControl(hMCU2, // File handle to the driver
MCU_IOCTL_ACCESS, // I/O control code
&Info, // input buffer
sizeof(MCU_ADC_INFO), // in buffer size
&Info, // out buffer
sizeof(MCU_ADC_INFO), // out buffer size
NULL, // pointer to number of bytes returned
NULL)) // ignored (=NULL)
{
// 出錯處理......
return FALSE;
}
// 對采集的數據Info.wData[]進行處理......