Matrix - Analog to Digital Converter/zh

English

1 介绍

Analog to Digital Converter

• 我们把一颗SOIC-16封装的PFC8591T芯片放到一块小PCB上，并通过2.54mm排针引出了必要的信号。PCF8591是一款单片、单电源低功耗的八位CMOS数据采集器件，具有4 个模拟输入、一个输出和一个串行I2C 总线接口。3 个地址引脚A0、A1 和A2 用于编程硬件地址，允许将最多8 个器件连接至I2C总线而不需要额外硬件。器件的地址、控制和数据通过两线双向I2C 总线传输。器件功能包括多路复用模拟输入、片上跟踪和保持功能、8 位模数转换和 8 位数模拟转换。最大转换速率取决于I2C 总线的最高速率。
• 我们引出了PFC8591T的电源、地、I2C，4路A/D通道和1路D/A通道的相应引脚。I2C地址被配置为1001000x，参考电压跟电源电压一样，即采集范围是地到电源。
• PFC8591T电源输入范围是2.5V-6.0V。2.54mm排针中的5V是电源输入脚，但是如果您需要采集0-3.3V的模拟信号，而又不想降低采集精度，可以把电源输入改为3.3V。

2 特性

• 宽电源电压输入，2.5V-6.0V
• I2C接口，3.3V/5V
• 8-bit A/D x4
• 8-bit D/A x1
• 体积小巧， 带固定孔，方便嵌入到外壳
• 2.54mm排针接口，接线方便，通用性强
• PCB尺寸（mm）：16x24

引脚说明:

• VCC：接电源5V
• GND：接地
• SDA：I2C SDA
• SCL：I2C SCL

3 工作原理

I2C总线系统中的每一片PCF8591通过发送有效地址到该器件来激活。PCF8591模块是用i2c总线进行串行输入/输出，因此模块上的SDA、SCL两个引脚可以接到开发板的I2C的SDA、SCL两个引脚上。模块上还有AINT0-AINT4引脚为外部模拟输入可编程为单端或差分输入，要注意外接的模拟电压输入范围在0—VDD。

4 下载Matrix源码

Matrix配件相关的代码是完全开源的，统一由一个仓库进行管理：git://github.com/friendlyarm/matrix.git
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。

• matrix-nanopi分支包含了matrix对NanoPi的支持；
• matrix-tiny4412分支包含了matrix对Tiny4412的支持；
• matrix-raspberrypi分支包含了matrix对RaspberryPi的支持；

在主机PC上安装git，以Ubuntu14.04为例

$ sudo apt-get install git

克隆matrix配件代码仓库

$ git clone git://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个matrix目录，里面存放着所有matrix配件的代码。

5 与NanoPi连接使用

5.1 准备工作

在NanoPi上运行Debian系统，安装并使用相应的编译器。参考wiki：[[1]]

5.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter和NanoPi

5.3 编译测试程序

进入matrix代码仓库，切换到matrix-nanopi分支

$ cd matrix
$ git checkout matrix-nanopi

编译matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi-Debian配套的arm-linux-gcc.4.4.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/bin目录下，模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter对应的测试程序为matrix-analog_to_digital_converter。

5.4 运行测试程序

拷贝matrix相关的库文件和测试程序到NanoPi的文件系统上

$ cp install/bin/* nanopi_rootfs/bin/
$ cp install/lib/* nanopi_rootfs/lib/ -d

然后启动NanoPi，在Debian的shell终端中执行如下命令运行模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter的测试程序
注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件正常连接。

$ matrix-analog_to_digital_converter

5.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
    int devFD;
    int data, channel, mode;
 
    if ((devFD = pcf8591Init()) == -1) {
        printf("Fail to init pcf8591\n");
        return -1;
    }
 
    if (pcf8591SetCtrl(devFD, PCF8591_INIT_AD_CONTROL) == -1) {
        printf("Fail to Set pcf8591 control AD\n");
        pcf8591DeInit(devFD);
        return -1;
    }
 
    mode = 0;
    printf("pcf8591 working as AD in mode%d\n",mode);
    for (channel = PCF8591_AIN_CHANNEL0; channel <= PCF8591_AIN_CHANNEL3; channel++) {
        data = pcf8591Read(devFD, mode, channel);
        printf("Channel%d's value: %d\n",channel,data);
    }
 
    pcf8591DeInit(devFD);
    return 0;
}

6 与Tiny4412连接使用

6.1 准备工作

参考Tiny4412光盘里的《友善之臂Ubuntu使用手册》，在Tiny4412上运行UbuntuCore系统，安装并使用相应的编译器。
注意：只能使用Tiny4412SDK-1506的底板。

6.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter和Tiny4412

6.3 编译测试程序

进入matrix代码仓库，切换到matrix-tiny4412分支

$ cd matrix
$ git checkout matrix-tiny4412

编译matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为tiny4412-UbuntuCore配套的arm-linux-gnueabihf-gcc-4.7.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/bin目录下，模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter对应的测试程序为matrix-analog_to_digital_converter。

6.4 运行测试程序

拷贝matrix相关的库文件和测试程序到Tiny4412的UbuntuCore的文件系统上

$ cp install/bin/* tiny4412_rootfs/bin/
$ cp install/lib/* tiny4412_rootfs/lib/ -d

然后启动Tiny4412，在UbuntuCore的shell终端中执行如下命令运行模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter的测试程序

$ matrix-analog_to_digital_converter

6.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
    int devFD;
    int data, channel, mode;
 
    if ((devFD = pcf8591Init()) == -1) {
        printf("Fail to init pcf8591\n");
        return -1;
    }
 
    if (pcf8591SetCtrl(devFD, PCF8591_INIT_AD_CONTROL) == -1) {
        printf("Fail to Set pcf8591 control AD\n");
        pcf8591DeInit(devFD);
        return -1;
    }
 
    mode = 0;
    printf("pcf8591 working as AD in mode%d\n",mode);
    for (channel = PCF8591_AIN_CHANNEL0; channel <= PCF8591_AIN_CHANNEL3; channel++) {
        data = pcf8591Read(devFD, mode, channel);
        printf("Channel%d's value: %d\n",channel,data);
    }
 
    pcf8591DeInit(devFD);
    return 0;
}