4.2 C8051F015單片機A/D模數轉換器

再來簡單介紹一下C8051F015單片機A/D模數轉換器的配置及特點。

在C8051F015 單片機中，ADC的轉換時鐘周期至少在400ns，轉換時鐘應不大于2MHz。一般在啟動ADC之前都要處于跟蹤方式，而ADC一次轉換完成要用16個系統時鐘。另外，在轉換之前還要加上3個系統時鐘的跟蹤/保持捕獲時間，所以完成一次轉換需19個ADC轉換時鐘(9.5μs)。圖1中的方法簡單，轉換時間在ms級以上，一般用于變化慢的模擬輸入信號，不適用于C8051F015。

　　圖2中的方法，為了減少μC/OS-II內核調用ISR所用時間，ISR一般都用匯編語言編寫。從程序1中ISR偽代碼可以看出，盡管ISR用匯編語言編寫，代碼效率高，但μC/OSII調用ISR的時間與調用等待信號時間之和大于A/D的轉換時間，所以C P U用于ISR 和循環檢測的開銷大。圖3 所示的方法顯然適合于C8051F015 單片機。其優點是：可以獲得快速的轉換時間;不需要增加一個復雜的ISR;轉換時信號改變時間更短;C P U 的開銷小;循環檢測程序可被中斷，為中斷信號服務。

　　4.3 A/D驅動程序的編寫

　　外設驅動程序是實時內核和硬件之間的接口，是連接底層硬件和內核的紐帶。編寫驅動程序模塊應滿足以下主要功能：① 對設備初始化;② 把數據從內核傳送到硬件和從硬件讀取數據;③ 讀取應用程序傳送給設備的數據和回送應用程序請求的數據;④ 監測和處理設備出現的異常。

　　A/D轉換電路作為一個模擬輸入模塊，μC/OS-II內核應把它作為一個獨立的任務（以下稱為ADTask（））來調用。A/D驅動程序模塊流程如圖4所示。ADInit（）初始化所有的模擬輸入通道、硬件ADC以及應用程序調用A/D模塊的參量，并且ADInit（）創建任務ADTask（）。ADTb1 ［ ］是一個模擬輸入通道信息、ADC硬件狀態等參數配置以及轉換結果存儲表。ADUpdate（）負責讀取所有模擬輸入通道，訪問ADRd（）并傳遞給它一個通道數。ADRd（）負責通過多路復用器選擇合適的模擬輸入，啟動并等待ADC轉換，以及返回ADC轉換結果到ADUpdate（）。

　　在μC/OS-II 實時內核下各原型函數、數據結構和常量的定義如下。

　　INT16S ADRd（INT8U ch）;

　　/* 定義如何讀取A/D，A/D必須通過AIRd（）來驅動 */

　　void ADUpdate（void）;

　　/* 一定時間內更新輸入通道 */

　　void ADInit（void）;

　　/* A/D 模塊初始化代碼，包括初始化所有內部變量（通

　　過ADInit（）初始化ADTb［］），初始化硬件A/D（通過ADInitI（））及創建任務ADTask（） */

　　void ADTask（void data）;

　　/* 由ADInit（）創建，負責更新輸入通道（調用ADUpdate（）） */

　　void ADInitI（void）;

　　/* 初始化硬件A/D */

　　AD_TaskPrio：設置任務ADTask（）的優先級。

　　AD_TaskStkSize：設置分配給任務ADTask（）的堆棧大小。

　　AD_MaxNummber ：AMUX 的輸入通道數。

　　AD_TaskDly：設定更新通道的間隔時間。

　　AD ADTb1［AD_MaxNummber］：AD 類型的數組（AD 是定義的數據結構）。

　　4.4 總結

　　對于A/D轉換器接口電路驅動程序的編寫歸納出以下幾點：

　　① 在決定采用具體的驅動方案之前，分析設備接口電路的特點，尤其是了解設備的配置和特點;

　　② 對于處理速度快的設備，可能出現CPU的處理速度與設備處理速度不匹配，一般的設備中不帶有FIFO緩沖區，須在內存中開辟緩沖區;

　　③ 在應用程序讀取設備之前，一定要初始化硬件（調用初始化函數），合理定義硬件的信息和狀態變量;

　　④ 不同的外設配置、環境、轉換精度等都會影響到設備驅動的設計，要對各個不同的外設進行具體分析。

　　5. 結束語

　　在μC/OS-Ⅱ下沒有統一的設備驅動接口，對硬件的控制和管理是通過函數來實現的。設備的初始化、設備的讀寫和控制對應各自的函數，實現各自的功能。μC/OS-Ⅱ下開發設備的驅動程序，應該考慮到具體硬件的特征和配置情況，對不同的外設情況選擇最佳的硬件控制和管理方法。