基于DAC7714的嵌入式激光跟蹤儀設計

設備驅動程序在Linux內核中占有極其重要的位置，在一個嵌入式系統中，除了CPU、內存以及其他很少的幾個部件以外，所有的設備控制操作都必須由驅動程序來完成。系統設計者必須為系統中的每個外設開發相應的驅動程序，否則設備無法在Linux下正常工作。

在基于AT91RM9200處理器的某嵌入式激光跟蹤儀中，為了實現目標的快速、平穩跟蹤，需要控制兩路電機，即：方位電機、俯仰電機。其原理如下：通過不斷讀取兩路角度編碼器的數據，計算出兩路電機實際角度與期望角度的偏差，利用反饋控制的原理，驅動兩路電機跟蹤目標。兩路電機的控制電壓為5V時，電機停止不動；控制電壓為0V時，電機以最大速度順時針旋轉；控制電壓為10V時，電機以最大速度逆時針旋轉。

根據上述控制要求，選擇4通道12位的串行DA轉換器——DAC7714轉換器作為兩路電機的控制驅動芯片。該芯片在嵌入式Linux系統下驅動程序的優劣，將直接決定整個儀器的跟蹤效果，也是嵌入式開發的需要解決的基本問題之一。

1 概述

DAC7714是美國TI公司推出的一款4通道12位串行輸入、電壓輸出型DA轉換器。其供電電壓為±15 V，可以實現輸出自動保持，采用此串口芯片除了具有節省單片機資源的優點外，還具有同時輸出多路0～10 V(參考電壓為+10 V和0 V)，特別適用于MCU資源緊缺而控制通道比較多的場合。

DAC7714性能特點：

1)12位分辨率，串行接口；

2)功耗僅為250 mW；

3)4個模擬輸出通道，電壓輸出；

4)線性誤差±1LSB；

5)支持單極性(0～10 V)或雙極性(-10 V～+10 V)輸出；

6)自動輸出保持；

7)復位信號可選，不同復位方式具有不同初始值。

2 硬件設計

嵌入式激光跟蹤儀硬件比較復雜，這里進介紹與電機驅動相關的DAC7714與AT91RM9200的硬件連接部分。由于實際使用時的電機功率較大，需要在DAC7714的兩路輸出再加一級驅動電路才能真正驅動電機。

2．1 DAC7714引腳及功能

DAC7714為SOJ16封裝，具體引腳及功能介紹如下：

VOUTA～VOUTD：4個模擬量輸出

CS：片選端，低電平有效

CLK：串行數據時鐘端

VCC：正電源，通常為+15 V

VSS：負電源，通常為0或-15 V

GND：地

VREFL：模擬輸出電壓參考(下限)

VREFH：模擬輸出電壓參考(上限)

SDI：串行數據輸入

LOADDACS：轉換結束判斷位

RESET和RESETSEL：芯片復位設置位

2．2 DAC7714硬件設計

DAC7714硬件設計比較簡單，其可編程引腳RESET、LOADDACS、CS、CLK、SDI分別與AT91RM9200的IO口PA0-PA1、PA3-PA5連接，為下一步驅動程序開發打下基礎；其VOUTA、VOUTB接兩路電機的控制信號；VREFL接地，VREFH接+10 V，使用單極性接法。其具體連接如圖1所示。