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| 編輯推薦： |
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本书内容全面，分别从行业、商家、用户等角度全面分析了餐饮O2O的趋势与价值；讲解专业，系统介绍互联网 餐饮时代餐饮O2O发展的特点、玩法与方法论；侧重实战，通过理论与案例相结合，帮助餐饮老板和美食从业者玩转餐饮O2O。
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| 內容簡介： |
本书以培养会设计、能发展、具有创新精神和实践能力的人才为目的，以提高物联网专业学生及相关科研人员的分析问题和解决实际问题的能力为出发点，较全面、系统地介绍了物联网工程专业中感知、识别与控制层次的相关概念、关键技术以及基本组成、结构和设计方法和应用实例。
随着物联网工程技术的普及和发展，物联网感知与控制技术教材经过4年多的教学应用，作者在第2版中针对原教材内容进行了优化和精选，其中对第1~5章内容进行了调整和增添，对第6~8章部分内容做了适当的删减和优化。
本书各章均配有相应的例题和参考练习题，供教学选用，并且提供免费的电子课件。
本书适用于高等院校物联网工程专业作为专业系列教材使用，也适用于其他专业作为选修课教材，还可供对物联网感兴趣的读者参考阅读。
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| 關於作者： |
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沙水，本名黄勇，资深互联网产品运营兼自媒体人，曾就职于奇虎360、好豆网，关注餐饮O2O、移动社交与电商，尤其对互联网 餐饮营销与经营模式具有丰富的实战经验。
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| 目錄：
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目录
第1章物联网简介
1．1概述
1．1．1物联网定义及特点
1．1．2物联网的结构组成
1．1．3发展物联网的意义
1．2物联网关键技术
1．2．1感知识别层关键技术
1．2．2网络传输层关键技术
1．2．3综合服务应用层关键技术
1．3物联网应用领域简介
习题与思考题
第2章物联网感知与识别技术
2．1传感器及应用技术
2．1．1概述
2．1．2传感器的分类
2．1．3传感器的选用原则
2．1．4常用传感器简介
2．2自动识别技术
2．2．1概述
2．2．2自动识别技术的分类与特征
2．3无线射频识别技术
2．3．1RFID系统的组成
2．3．2RFID技术的分类方法
2．3．3RFID系统的基本工作原理
2．3．4RFID系统的技术参数
2．3．5RFID系统的运行环境与接口方式
2．3．6RFID技术的应用
2.4RFID应用实例
2.4.1汽车防盗系统读写器的设计
2.4.2不停车收费系统应用实例
习题与思考题
第3章物联网的数据获取与处理技术
3．1模拟信号的检测与数据采集
3．1．1检测系统的特性与性能指标
3．1．2系统的组成结构与工作方式
3．1．3模拟信号的检测方法
3．1．4模拟信号的调理电路
3．1．5模数转换器原理及应用
3．2数字信号与非电量参数的检测技术
3．2．1开关量信号的检测
3．2．2时间型信号的检测
3．2．3频率及周期型信号的检测
3．2．4非电量参数的检测
3．3信息数据的处理技术
3．3．1数字滤波技术
3．3．2信息数据的标度变换
3．4多传感器信息融合技术
3．4．1概述
3．4．2数据融合的原理与结构
3．4．3数据融合的基本方法
习题与思考题
第4章微处理器与人机交互技术
4.1嵌入式系统简介
4.1.1概述
4.1.2嵌入式处理器
4.1.3嵌入式软件系统
4.2键盘接口技术
4.2.1概述
4.2.2工作原理与接口技术
4.3显示器接口技术
4.3.1液晶显示器
4.3.2LED显示器
4.4触摸屏接口技术
4.4.1电阻式触摸屏
4.4.2电容式触摸屏
4.4.3红外触摸屏
4.4.4触摸屏接口技术
习题与思考题
第5章物联网通信技术
5.1概述
5.2标准串行通信接口
5.2.1通用异步收发器UART
5.2.2RS232C标准串行通信
5.2.3通用串行总线USB
5.2.4内部集成电路串行通信
5.2.5串行外围设备接口
5.2.6CAN总线接口
5.3无线通信技术
5.3.1蓝牙无线通信技术
5.3.2ZigBee无线通信技术
5.3.3无线保真技术
5.3.4第2345代移动通信技术简介
5.4无线传感器网络
5.4.1概述
5.4.2无线传感器网络体系结构
5.4.3ZigBee无线传感器网络及开发应用
5.5定位技术与卫星定位系统
5.5.1概述
5.5.2全球卫星定位系统
5.5.3北斗卫星导航系统
习题与思考题
第6章外部设备的驱动与控制技术
6.1模拟信号输出通道
6.1.1概述
6.1.2数字模拟转换器组成与工作原理
6.1.3DA转换器的技术参数
6.1.4DA转换器接口应用
6.1.5模拟信号的功率驱动
6.2开关量输出与驱动
6.3计算机控制技术
6.3.1系统概述
6.3.2PID控制技术
6.3.3模糊控制技术
6.3.4神经网络控制技术
习题与思考题
第7章系统稳定性设计与低功耗技术
7.1系统的干扰源
7.2系统抗干扰技术
7.2.1系统硬件抗干扰的措施
7.2.2软件抗干扰措施
7.3系统低功耗设计技术
7.3.1硬件低功耗的设计
7.3.2软件低功耗的设计
习题与思考题
第8章设计应用实例
8.1感知与检测系统的设计
8.1.1系统的设计要求
8.1.2系统的设计方法
8.1.3系统的设计步骤
8.2智能家居系统
8.2.1系统总体方案设计
8.2.2硬件系统的设计与实现
8.2.3软件系统的设计与实现
习题与思考题
参考文献
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| 內容試閱：
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前言
目前，国内已有近两百所高校、高职、高专院校设置了物联网技术应用专业，可见，物联网相关专业人才的培养达到了高潮。物联网专业的教学目标是培养面向现代信息处理技术，从事物联网领域的系统设计、分析与科技开发及研究方面的工程技术人才。需要学生及相关科研人员具备扎实的电子技术、现代传感器、有线和无线网络通信理论、信息处理、计算机技术、系统工程等基础理论知识，掌握物联网系统的感知、识别与控制层，网络传输层与综合服务应用层关键设计等专门知识和技能，并且建立在本专业领域对新理论、新知识、新技术的跟踪能力以及较强的创新实践能力。目前在国内的院校中，物联网工程专业下设置的具体专业课程一般为通信、网络、传感器、计算机等传统学科所开设的课程，这些课程之间的衔接缺少各科知识的系统性、针对性和连续性，没有突出物联网的专业特色。物联网专业教学大纲按照物联网三层结构规划了如下培养目标。（1） 感知、识别与控制层： 掌握传感器与RFID无源有源标签设计技术，无线节点硬件和核心协议栈软件设计，低功耗系统设计以及智能装置、设备的控制技术。（2） 网络传输层： 掌握多种网络网关设计，主流无线和无线网络标准，主要路由算法和网络监视、网络安全和加密原理等方面的设计。（3） 综合管理服务应用层： 掌握应用系统设计技术关键，物联网应用软件开发，应用数据结构，数据流和数据库的设计，能够独立设计不同需要的物联网管理服务应用。其中，感知、识别与控制层作为物联网的神经末梢，是联系物理世界和信息世界的纽带。随着物联网的发展，大量的智能传感器件、物体识别设备及智能控制装置也将获得更广泛的应用。针对上述培养目标，本书结合当前我国新设立的物联网工程专业建设和发展的需要进行编写，重点介绍在物联网感知、识别与控制层中涉及的设计和应用等相关技术。本书以培养会设计、能发展、具有创新精神和实践能力的人才为目的，以提高学生及相关科研人员的分析问题和解决实际问题的能力为出发点，全面、系统地介绍了物联网系统中感知、识别与控制层次的相关概念、关键技术以及基本组成、结构与设计方法和应用实例。本书第1版已经发行4年时间，感谢国内数十所院校同行将此书作为物联网专业课程教材。由于物联网工程应用技术发展较快，许多知识和内容有了更新。本书第2版做了如下方面的优化和调整。在第1章中，重新进行了规划，增加了1.2节物联网关键技术的介绍； 在第2章中，细化了RFID工作原理及应用的介绍，增加了智能传感器方面的内容； 在第3章中，调整了3.3节的内容，增添了数字滤波知识的介绍； 在第4章中，增添了红外触摸屏相关内容； 第5章中，增添了CAN总线、WiFi、4G5G通信和北斗卫星导航系统方面的内容。另外，对第6~8章内容重新进行了调整和优化。同时，对各章之后的习题与思考题进行了适当调整，增添了选择题方面的内容。本书作为专业课程教材，建议全部内容讲授32~48学时。其中，6.3节计算机控制技术简介为选学内容。建议本课程实践教学环节设为24~36学时。在本书的编写过程中，得到了谭国真、陈志奎和王雷教授的指导，在此表示感谢。还要感谢清华大学出版社的支持，使本书很快地出版发行。另外，本书在编写过程中参考和引用了国内外的相关著作、论文和网上资料，编者对所有被参考和引用论著的作者表示感谢。如果有的资料因没有查到出处或疏忽而未列出，请原作者原谅。 由于本书作者的经验与水平有限，书中如出现不准确、不适宜或疏漏的内容，希望读者给予批评指正，在此表示感谢。同时也欢迎读者，尤其是使用本书的教师和学生，共同探讨相关教学内容、教学方法等问题。敬请通过电子信箱（mhl@dlut.edu.cn）与编者联系。
编者2016年11月
第3章物联网的数据获取与处理技术
信息的采集和获取是物联网主要的数据来源，物联网的各种应用都是通过各类信息和数据来实现的。感知与识别技术是物联网的基础，物联网感知识别层采集和获取信息和数据的形式主要有如下几种。1 使用各种传感器采集物理数据，如温湿度、pH值、压力等各种物理传感器和化学传感器。2 使用WiFi／WAPI、RFID等完成短距离的信息读取和传递。其中，RFID技术由于具有实时读取功能，已经成为物联网典型的基础技术之一。3 采用麦克风、摄像头等信息采集设备将所采集的音、视频信息作为监控目标的信息数据。然后使用智能技术等对音视频进行内容的分析和提取相关数据信息。物联网中的数据采集和获取系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要包括各种感知和识别装置或设备，软件部分包括嵌入式操作系统、信号的采集、处理与分析等功能模块程序等。在采集和获取信号的过程中，还会面临着数据处理的问题。例如，如何避免受到各种噪声和干扰，以及如何从实际检测数据中提取真正反映被测量的信息等。本章介绍的数据处理的任务就是采取各种方法最大限度地消除这些误差，尽可能把精确的数据提取给使用者。
3．1模拟信号的检测与数据采集
物理世界中大部分信号都是连续变化的模拟量信号，微处理器能够对它们进行处理的前提是先把模拟信号变换为数字信号。在物联网信号采集与获取系统中，通常采用传感器将被检测到的物理量经传感器转化成电信号，然后再经过信号放大、滤波、采样、编码等环节处理后才能被微处理器所用。3．1．1检测系统的特性与性能指标根据系统工程学理论，一个系统总可以用数学模型或函数描述。即用某种模型或函数表征传感器的输出和输入间的关系和特性，从而用这种关系指导传感器的设计、制造、校正和使用。但是，精确地建立一个系统的数学模型是困难的。在工程上总是采用一些近似方法建立起系统的初步模型，然后经过反复模拟实验确立系统的最终数学模型。这种方法同样适用于传感器数学模型的建立。下面介绍传感器静态和动态数学模型的一般描述方法。1． 静态检测特性与性能指标静态检测是指测量时，检测系统的输入、输出信号不随时间变化或者变化很缓慢。静态检测时，系统所表现出的响应特性称为静态响应特性。通常用来描述静态响应特性的指标有测量范围、灵敏度、非线性度、回程误差等。一般用标定曲线来评定检测系统的静态特性，理想线性装置的标定曲线是直线，而实际检测系统的标定曲线并非如此。通常采用静态测量的方法求取输入输出关系曲线，作为标定曲线。多数情况还需要按最小二乘法原理求出标定曲线的拟合直线。静态检测系统的主要性能指标如下。1 测量范围。检测系统能正常测量的最小和最大输入量之间的范围，被定义为测量范围。2 灵敏度。当测试装置的输入x有一增量x,引起输出y发生相应变化y时,灵敏度定义为S=yx。3 非线性度。标定曲线与拟合直线的偏离程度就是非线性度。4 回程误差。测试装置在输入量由小增大和由大减小的测试过程中，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间的最大差值被定义为回程误差。2． 检测系统的动态特性在动态测量时，由于被测信号随时间的变化迅速改变，其输出信号会受到检测系统动态特性的影响，因此需要了解检测系统的动态特性。对于测量动态信号的检测系统，要求检测系统在输入量改变时，其输出量能立即随之不失真地变化。在实际检测过程中，若由于检测系统选用不当，输出量不能良好地追随输入量的快速变化将会导致较大的测量误差。因此，研究检测系统的动态特性有着十分重要的意义。系统的动态响应特性一般通过描述系统的微分方程、传递函数、频率响应函数、单位脉冲响应函数等数学模型来进行研究。3．1．2系统的组成结构与工作方式传感器用于获取被测信息，在其输出的信号中不可避免地包含杂波信号，幅度也不一定适合直接进行模数AD转换，所以需要将传感器输出的信号进行调理。完成放大、滤波、幅度变换等功能的电路称为信号调理电路。调理后的信号经采样保持电路、模数转换电路转换为数字信号后可送入微处理器进行处理，以上的相关电路统称为模拟量输入通道。从被转换模拟信号的数量及要求看，模拟量检测系统可分为单通道结构和多通道结构两种方式。1. 单路采集方式当只有一个被测信号时通常采用单通道结构，这种方式也通常用于对频率较高的模拟信号进行AD转换。传感器输出的信号进入信号调理电路进行滤波、放大等处理后，送入AD转换器ADC。然后，将ADC输出的数字信号送入微处理器。在无线传感网络的节点中多采用单路采集方式，其内部一般由传感器、信号调理电路和微处理器内含ADC组成。2. 多路采集方式实际的数据采集系统往往需要同时测量多种物理量或对同一种物理量设置多个测量点，因此多路模拟输入通道也具有一定的普遍性。按照系统中数据采集电路是各路共用一个ADC，还是每路各用一个ADC，可将多路模拟输入通道分为分散采集式和集中采集式两大类型。其中，多路分散采集方式是采用分时进行数据采集，分时输入的结构形式如图3．1a所示。多路集中采集方式则是采用同时进行数据采集，分时输入的结构形式如图3．1b所示。
图3．1多路采集式结构组成示意图
3．1．3模拟信号的检测方法在物联网系统的实际应用中，很多的信号都是连续变化的模拟量。微处理器对它们进行处理的前提是先把模拟信号变换为数字信号，完成这种变换的器件称为ADC。对于常见的各类ADC，尽管工作的方式有很大的差异，但最终都能够完成将电压信号变换为数字信号的功能。因此各类模拟量信号只要能够通过某种方式变换为电压信号，就可以进而变换为数字信号送到微处理器中进行处理。本节主要介绍常见电压类信号、电流类信号和电阻型信号等的检测。
1． 电压类信号的检测对电压类信号检测的要求有如下几方面。1 被测电压的频率可以是直流、低频、高频信号，其频率范围为0Hz到几百兆赫，甚至达到吉赫量级。2 被测电压值可以小到微伏，甚至毫微伏级，或是大到上千伏。3 由于检测器件的输入阻抗是被测电路的额外负载，为了尽量减少检测器件接入电路后对被测电路的影响，因此要求检测器件具有高的输入阻抗。4 由于电压测量的基准是直流标准电池，同时在直流测量中各种分布性参量的影响极小，因此采用直流电压的测量方式可获得极高的准确度。5 当测量仪器工作在高灵敏度时，干扰会引入测量误差，因此要求检测电路具有高的抗干扰能力。2． 电流类信号的检测
图3．2电流检测示意图
测量电流的基本原理是将被测电流通过已知电阻取样电阻，在电阻两端产生与被测电流成正比关系电压。在检测系统中，一般以电流信号的最大值确定所需电阻。例如最大值为100mA，ADC的输入最大值为10V，则可选电阻为0．1k。如果将自动量程分为4个挡位，可提高测量精度。即可用4个25的电阻串联，再通过模拟开关引出不同档次的信号，电路如图3．2所示。图中运算放大器起输入缓冲作用，这种方法对于直流电流和交流电流的测量都适用。
3． 电阻型信号的检测测量电阻最简单的方法是利用一个恒定电流通过电阻变成电压后再进行转换。下面介绍两种常见的转换电路。1 恒流法测电阻图3．3为恒流法测电阻的一种基本电路，其中，RX为被测电阻，Ic是已知的恒流源。图3．4为另一种恒流法测电阻的基本电路，其中，Ve为基准电压源，RO为标准电阻，Ic为流过负载的电流。
2 恒压法测电阻如图3．5所示电路，设Vref为恒定的电压，RO为标准电阻，则VO=VrefRORX RO，经过推导后得到RX= VrefROVO－RO
图3．3恒流法测电阻示意图一
图3．4恒流法测电阻示意图二
图3．5恒压法测电阻示意图
值得注意的是，采用恒压法测电阻时，参考电压、标准电阻的误差会直接反映在测量值中。3．1．4模拟信号的调理电路信号调理电路是数据获取的组成部分，其输入是各种模拟采集器件或设备的输出电信号，输出是能更好地满足后续标准设备或装置要求的信号。例如，若传感器的输出电压信号较小如毫伏级或信号中存在一定的干扰，那么将该信号接入ADC前，必须首先经过信号调理电路对其进行处理。信号调理电路通常具有放大、滤波、信号变换、线性化、电平移动等功能。在某些测量系统中信号调理的任务较复杂，除了实现上述功能外还要有诸如零点校正、温度补偿、误差修正和量程切换等功能环节。本节主要介绍信号调理电路中的放大电路、滤波电路、信号变换电路和信号线性化电路部分。1． 放大器放大器是信号调理电路中的重要元件，合理选择使用放大器是系统设计的关键。为了提高检测的精度需要放大电路兼有高输入阻抗、高共模抑制比、低功耗等特性。针对被放大信号的特点，并结合数据采集电路的现场要求，目前使用较多的放大器有测量放大器或称仪表专用放大器和程控增益放大器。1 测量放大器在数据采集系统中，被检测的物理量经过传感器变换成模拟电信号，其往往是很微弱的毫伏级电压信号，需要用放大器加以放大。目前市场上可以采购到的通用运算放大器一般都具有较大的失调电压和温漂，因此不能直接用于放大较微弱信号微伏级或微安级。测量放大器是一种带有精密差动电压增益的器件，由于它具有高输入阻抗、低输出阻抗、强抗共模干扰能力、低温漂、低失调电压和高稳定增益等特点，使其在检测微弱信号的系统中被广泛用作前置放大器。测量放大器一般是由三个运算放大器组成的，如图3．6所示。同相放大器A1、A2构成输入级，信号从A3输出。
图3．6测量放大器示意图
测量放大器中的元器件尽量对称，即图中R1=R2，R4＝R6，R5＝R7。放大器闭环增益为Af＝-1 2R1RGR5R4假设R4=R5，即第二级运算放大器增益为1，则可以推出测量放大器闭环增益为Af＝-1 2R1RG
由上式可知，通过调节电阻RG，可以很方便地改变测量放大器的闭环增益。当采用集成测量放大器时，RG一般为外接电阻。典型的集成测量放大器有美国Analog Device公司的AD522、 AD512、AD620、AD623、AD8221，BB公司的INA114、118，Maxim公司的MAX4195、MAX4196、MAX4197等。其中，INA114是一种通用测量放大器，尺寸小、精度高、价格低。其主要性能如下。1 失调电压低50V；2 漂移小0．25V℃；3 输入偏置电流低2nA；4 共模抑制比高在增益为G=1000时115dB。
2 程控增益放大器
图3．7程控增益放大器
在许多实际应用中，为了在整个测量范围内获取合适的分辨率，常采用可变增益放大器。可变增益放大器的增益由微处理器的程序控制，这种由程序控制增益的放大器称为程控放大器。可变增益放大器内部结构如图3．7所示。
在图3．7中，可变电阻网络框内包含多个不同阻值的电阻和模拟开关。其中，模拟开关的闭合位置受控制接口信号的控制，模拟开关闭合位置不同使反馈电阻不同，从而实现放大器的增益由程序控制。如果放大倍数小于1，程控反相放大器构成程控衰减器。集成程控放大器种类繁多，如单端输入的PGA103、PGA100； 差分输入的PGA204、PGA205等。以BURRBROWN公司的PGA202203程控放大器为例，它应用灵活方便，又无须外围芯片，而且PGA202与PGA203级联使用可组成1~8000倍的16种程控增益，其性能参数如下。1 PGA202的增益倍数为1，10，100，1000； PGA203的增益倍数为1，2，4，8。2 增益误差： GVO，逐次逼近寄存器高位的1应保留。在第二个时钟脉冲作用下，按同样的方法将次高位置1，使逐次逼近寄存器输出1100，此时经DA输出Vo=3VREF4=3．625V。由于Vi＜VO，确定次高位的1应该删除。在第三个时钟脉冲作用下，使逐次逼近寄存器输出1010，此时经DA输出VO=5VREF8=3．125V。由于ViVO，确认逐次逼近寄存器该位的1应保留。在第四个时钟脉冲作用下，使逐次逼近寄存器输出1011，此时经DA输出VO=11VREF16 =3．4375V。由于ViVO，确认逐次逼近寄存器该位的1应保留。所以，经4次比较后最终得到转换数值为1011。
逐次逼近型ADC的转换时间取决于输出数字位数n和时钟频率，如转换的位数越多或转换时钟频率越低，则AD转换所需要的时间越长。在ADC输出相同位数的情况下，该转换方式的转换速度较快并且所用器件少，故在大多数嵌入式微处理器内部都集成有该类型ADC。5． AD转换器接口应用由于目前不同厂商生产的AD转换器种类繁多，性能参数又各有不同，所以在将AD转换器与微处理器相连时，应该考虑如下一些问题。1 数据输出线的连接，按数据线的输出方式主要分为并行和串行两种；2 AD转换的启动信号的连接；3 转换结束信号的处理方式；4 时钟的提供；5 参考电压的接法，采用片内式还是外接参考电压。1 AD转换器的控制方式根据AD转换器与微处理器的连接方式及要求的不同，AD转换器的控制方式有程序查询方式、延时等待方式和中断方式。1 程序查询方式首先由微处理器向AD转换器发出启动信号，然后读入转换结束信号，查询转换是否结束。若结束，读取数据。否则继续查询，直到转换结束。该方法简单可靠，但查询占用微处理器时间，效率较低。2 延时等待方式微处理器向AD转换器发出启动信号之后，根据AD转换器的转换时间延时，一般延时时间稍大于AD转换器的转换时间，延时结束读入数据。该方式简单，不占用查询端口，但占用微处理器时间，效率较低，适合微处理器处理任务少的情况。3 中断方式微处理器启动AD转换后可去处理其他事情，AD转换结束后主动向微处理器发出中断请求信号，响应中断后再读取转换结果。微处理器可以和AD转换器并行工作，提高了微处理器工作效率。2 微处理器片内ADC应用实例S3C2440是韩国三星电子公司推出的一款基于ARM920T处理器核的16／32位RISC体系结构和指令集的嵌入式微处理器。ARM920T核由ARM9TDMI、存储管理单元MMU和高速缓存三部分组成。其中，MMU可以管理虚拟内存； 高速缓存由独立的16KB地址和16KB数据高速Cache组成。内部含有两个内部协处理器CP14和CP15。CP14用于调试控制，CP15用于存储系统控制以及测试控制。微处理器内部采用了0．13m的CMOS标准宏单元和存储器单元，以及内部高级微控制总线AMBA总线架构。通过提供一套完整的通用系统外设，减少整体系统成本和无须配置额外的组件。S3C2440其低功耗、全静态的设计特别适合于对成本和功率敏感型的应用，主要面向手持式设备以及高性价比、低功耗便携式产品的应用。S3C2440微处理器内部集成了一个８通道10位AD转换器，AD转换器自身具有采样保持功能。并且，S3C2440的AD转换器支持触摸屏接口。触摸屏接口可以控制或选择触摸屏触点用于XY坐标的转换。触摸屏接口包括触摸触点控制逻辑和有中断产生逻辑的ADC接口逻辑。AD转换器的主要特性如下。1 分辨率： 10位； 精度： 1LSB。2 线性度误差： 1．5~2．0LSB。3 最大转换速率： 当CLK频率为50MHz和预分频器预定标器值为49，共10位转换时间如下。
AD转换器频率=50MHz49 1=1MHz
转换时间=11MHz5cycles =1200kHz=5s
注意： ADC设计在最大2．5MHz时钟下工作，所以转换率最高达到500kss。4 输入电压范围： 0~3．3V。5 系统具有采样保持功能，常规转换和低能源消耗功能，独立自动的XY坐标转换模式。S3C2440微处理器AD转换器与触摸屏接口内部结构图如图3.11所示。
图3.11AD转换器和触摸屏接口的功能模块图
S3C2440微处理器中带有逐次逼近型的ADC，其内部结构主要由逐次逼近寄存器SAR、DA转换器、比较器以及时序和控制逻辑电路等部分组成。当ADC被触摸屏接口使用时，图中XP连接触摸屏X轴的输入端，YP连接触摸屏Y轴的输入端，XM和PM应该接触摸屏接口的地。当不使用触摸屏设备时，触摸屏触点YM、YP、XM、XP无效，这些引脚应该用于作为ADC的模拟输入引脚AIN4、AIN5、AIN6、AIN7转换用。
S3C2440微处理器内部ADC控制寄存器ADCCON的功能描述如表3.1所示。
表3.1ADCCON的功能描述
寄存器地址读写描述复位值
ADCCON0x58000000RWADC控制寄存器0x3FC4
ADCCON寄存器各位定义如表3.2所示。
表3.2ADCCON各位定义
ADCCON位描述初始值
ECFLG［15］转换标志结束只读0： AD转换在过程中； 1： AD转换结束0PRSCEN［14］AD转换器预分频器使能0： 无效； 1： 有效。恒定设置10PRSCVL［13：6］AD转换器预分频器值，数值： 0~255．注意： ADC的频率应该设置为至少小于PCLK的15Ex．PCLK=10MHz, ADC频率value_buf［i 1］
{
temp=value_buf［i］;
value_buf［i］=value_buf［i 1］;
value_buf［i 1］=temp;
}
}
}
return value_buf［N-12］;
}
*读取指定ADC模拟通道,返回精度为10位的AD值*
unsigned short ReadAdcint ch
{
*预分频技能，设置分频值preScaler,选择读取通道ch*
rADCCON=1VO，逐次逼近寄存器高位的1应保留。在第二个时钟脉冲作用下，按同样的方法将次高位置1，使逐次逼近寄存器输出1100，此时经DA输出Vo=3VREF4=3．625V。由于Vi＜VO，确定次高位的1应该删除。在第三个时钟脉冲作用下，使逐次逼近寄存器输出1010，此时经DA输出VO=5VREF8=3．125V。由于ViVO，确认逐次逼近寄存器该位的1应保留。在第四个时钟脉冲作用下，使逐次逼近寄存器输出1011，此时经DA输出VO=11VREF16 =3．4375V。由于ViVO，确认逐次逼近寄存器该位的1应保留。所以，经4次比较后最终得到转换数值为1011。
逐次逼近型ADC的转换时间取决于输出数字位数n和时钟频率，如转换的位数越多或转换时钟频率越低，则AD转换所需要的时间越长。在ADC输出相同位数的情况下，该转换方式的转换速度较快并且所用器件少，故在大多数嵌入式微处理器内部都集成有该类型ADC。5． AD转换器接口应用由于目前不同厂商生产的AD转换器种类繁多，性能参数又各有不同，所以在将AD转换器与微处理器相连时，应该考虑如下一些问题。1 数据输出线的连接，按数据线的输出方式主要分为并行和串行两种；2 AD转换的启动信号的连接；3 转换结束信号的处理方式；4 时钟的提供；5 参考电压的接法，采用片内式还是外接参考电压。1 AD转换器的控制方式根据AD转换器与微处理器的连接方式及要求的不同，AD转换器的控制方式有程序查询方式、延时等待方式和中断方式。1 程序查询方式首先由微处理器向AD转换器发出启动信号，然后读入转换结束信号，查询转换是否结束。若结束，读取数据。否则继续查询，直到转换结束。该方法简单可靠，但查询占用微处理器时间，效率较低。2 延时等待方式微处理器向AD转换器发出启动信号之后，根据AD转换器的转换时间延时，一般延时时间稍大于AD转换器的转换时间，延时结束读入数据。该方式简单，不占用查询端口，但占用微处理器时间，效率较低，适合微处理器处理任务少的情况。3 中断方式微处理器启动AD转换后可去处理其他事情，AD转换结束后主动向微处理器发出中断请求信号，响应中断后再读取转换结果。微处理器可以和AD转换器并行工作，提高了微处理器工作效率。2 微处理器片内ADC应用实例S3C2440是韩国三星电子公司推出的一款基于ARM920T处理器核的16／32位RISC体系结构和指令集的嵌入式微处理器。ARM920T核由ARM9TDMI、存储管理单元MMU和高速缓存三部分组成。其中，MMU可以管理虚拟内存； 高速缓存由独立的16KB地址和16KB数据高速Cache组成。内部含有两个内部协处理器CP14和CP15。CP14用于调试控制，CP15用于存储系统控制以及测试控制。微处理器内部采用了0．13m的CMOS标准宏单元和存储器单元，以及内部高级微控制总线AMBA总线架构。通过提供一套完整的通用系统外设，减少整体系统成本和无须配置额外的组件。S3C2440其低功耗、全静态的设计特别适合于对成本和功率敏感型的应用，主要面向手持式设备以及高性价比、低功耗便携式产品的应用。S3C2440微处理器内部集成了一个８通道10位AD转换器，AD转换器自身具有采样保持功能。并且，S3C2440的AD转换器支持触摸屏接口。触摸屏接口可以控制或选择触摸屏触点用于XY坐标的转换。触摸屏接口包括触摸触点控制逻辑和有中断产生逻辑的ADC接口逻辑。AD转换器的主要特性如下。1 分辨率： 10位； 精度： 1LSB。2 线性度误差： 1．5~2．0LSB。3 最大转换速率： 当CLK频率为50MHz和预分频器预定标器值为49，共10位转换时间如下。
AD转换器频率=50MHz49 1=1MHz
转换时间=11MHz5cycles =1200kHz=5s
注意： ADC设计在最大2．5MHz时钟下工作，所以转换率最高达到500kss。4 输入电压范围： 0~3．3V。5 系统具有采样保持功能，常规转换和低能源消耗功能，独立自动的XY坐标转换模式。S3C2440微处理器AD转换器与触摸屏接口内部结构图如图3.11所示。
图3.11AD转换器和触摸屏接口的功能模块图
S3C2440微处理器中带有逐次逼近型的ADC，其内部结构主要由逐次逼近寄存器SAR、DA转换器、比较器以及时序和控制逻辑电路等部分组成。当ADC被触摸屏接口使用时，图中XP连接触摸屏X轴的输入端，YP连接触摸屏Y轴的输入端，XM和PM应该接触摸屏接口的地。当不使用触摸屏设备时，触摸屏触点YM、YP、XM、XP无效，这些引脚应该用于作为ADC的模拟输入引脚AIN4、AIN5、AIN6、AIN7转换用。
S3C2440微处理器内部ADC控制寄存器ADCCON的功能描述如表3.1所示。
表3.1ADCCON的功能描述
寄存器地址读写描述复位值
ADCCON0x58000000RWADC控制寄存器0x3FC4
ADCCON寄存器各位定义如表3.2所示。
表3.2ADCCON各位定义
ADCCON位描述初始值
ECFLG［15］转换标志结束只读0： AD转换在过程中； 1： AD转换结束0PRSCEN［14］AD转换器预分频器使能0： 无效； 1： 有效。恒定设置10PRSCVL［13：6］AD转换器预分频器值，数值： 0~255．注意： ADC的频率应该设置为至少小于PCLK的15Ex．PCLK=10MHz, ADC频率value_buf［i 1］
{
temp=value_buf［i］;
value_buf［i］=value_buf［i 1］;
value_buf［i 1］=temp;
}
}
}
return value_buf［N-12］;
}
*读取指定ADC模拟通道,返回精度为10位的AD值*
unsigned short ReadAdcint ch
{
*预分频技能，设置分频值preScaler,选择读取通道ch*
rADCCON=1
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