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        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......