ARM温度传感器驱动程序设计

嵌入式实训任务书

一、设计题目 温度传感器驱动程序设计 二、设计背景 近年来，现代科学技术的发展日新月异，方便实用性已成为现代人生活和工作更为关注的话题。与此同时，电子产品越来越向智能化、小型化、人性化、低功耗等方面发展。随着计算机技术、微电子技术和网络技术的迅速发展,嵌入式系统在工农业等诸多领域得到了广泛的应用.传统的8位单片机已经暴露了本身资源有限的缺点,越来越不能适应日渐复杂的应用需求,而随着32位处理器价格的不断下降,采用更高性能的32位处理器作为嵌入式系统的核心成为更加合理的选择.ARM处理器是目前公认的业界领先的32位嵌入式RISC微处理器,已成为许多行业嵌入式解决方案的RISC标准.开发一个集嵌入式控制、高效数据采集和网络通信于一体,并提供友好的人机操作界面的硬件平台,对于提高智能嵌入式系统可靠性、组网灵活性很有意义. 三、设计内容及目标 设计内容： 1、了解温度传感器的基本原理。如何将稳定模拟量变化成数字量进行处理。 2、掌握针对温度传感器的编程方法。做好底层驱动。 设计目标： 将温度模拟量转化为数字量并显示出来。 四、进度安排 周次 1 工 作 内 容 星期一至星期三图书馆查相关资料； 星期四至星期五完成硬件设计； 星期一至星期二进实验室进行硬件调试； 星期三至星期五进行软件设计； 星期一至星期二进实验室进行软件调试； 星期三至星期五完成软件设计； 星期一至星期四进实验室进预 定 目 标 硬件原理图设计 2 完成硬件设计，软件方案设计 3 完成软件设计 4 .--

完善硬件及软件设计，整理报告初-

5 行联合调试； 稿 星期五整理实验报告。 星期一至星期四进实验室进行联合调试； 完成实习报告 星期五完成报告。 五、设计时间：2013 年 9 月2 日到 2013 年 10 月 4 日 通信 教研室 指导教师： 孙守昌 _

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目录

1、前言 ................................................................... 1

1.1温度传感器的背景 .................................................. 1

1.1.1目的 ........................................................ 1 1.1.2意义 ........................................................ 1 1.2温度传感器的现状 .................................................. 1

1.2.1温度传感器的发展趋势 ........................................ 1 1.3课题欲解决哪一方面的问题 .......................................... 1 2、课程设计 ............................................................... 1

2.1方案的原理、特点与应用范围 ........................................ 1

2.1.1方案的原理 .................................................. 1 2.1.2温度传感器的特点 ............................................ 2 2.2.3应用范围 .................................................... 2 2.2系统详细设计 ...................................................... 2

2.2.1连接宿主PC机与PXA270-RP目标板 ............................. 2 2.2.2建立主机开发环境 ............................................ 3 2.2.3配置minicom ................................................. 5 2.2.4温度传感器实验 .............................................. 7

3、总结 ................................................................... 9 参考文献 .................................................................. 9

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1、前言

1.1温度传感器的背景

温度是一种最基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义.测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段:①传统的分立式温度传感器，②模拟集成温度传感器，③智能集成温度传感器.目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展.本设计选择集成电路温度传感器AD590作为传感器器测量温度.该装置适用于人民的日常生活和工、农业生产用于温度测量. 1.1.1目的

了解温度传感器的基本原理，掌握针对温度传感器的编程方法。 1.1.2意义

将温度模拟量转化为数字量并显示出来。 1.2温度传感器的现状

近年来，我国工业现代化的进程和电子信息产业连续的高速增长，带动了传感器市场的快速上升。温度传感器作为传感器中的重要一类，占整个传感器总需求量的40%以上。温度传感器是利用NTC的阻值随温度变化的特性，将非电学的物理量转换为电学量，从而可以进行温度精确测量与自动控制的半导体器件。温度传感器用途十分广阔，可用作温度测量与控制、温度补偿、流速、流量和风速测定、液位指示、温度测量、紫外光和红外光测量、微波功率测量等而被广泛的应用于彩电、电脑彩色显示器、切换式电源、热水器、电冰箱、厨房设备、空调、汽车等领域。近年来汽车电子、消费电子行业的快速增长带动了我国温度传感器需求的快速增长。 1.2.1温度传感器的发展趋势

温度是工业对象中主要的被控参数之一，象冶金、机械、食品、化工各类工业中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的处理温度要求严格控制。随着技术的发展，各种惯性器件的性能在不断提高，体积也在不断小型化。对于惯性器件（如加速度计、陀螺）性能的提高，温度补偿作为一种重要的修正方式越来越引起人们的注意，因此如何在惯性器件极小的空间内精确地测量、传输、处理温度信息，温度成了能否使其性能和体积优势进一步提高的关键问题。 1.3课题欲解决哪一方面的问题

将温度模拟量转化为数字量并显示出来。

2、课程设计

2.1方案的原理、特点与应用范围 2.1.1方案的原理

LM75A 是一个使用了内置带隙温度传感器和Σ-△模数转换技术的温度-数字转换器。它也是一个温度检测器，可提供一个过热输出。LM75A 包含许多数据寄存器：配置寄存器(Conf)，用来存储器件的某些配置，如器件的工作模式、OS 工作模式、OS 极性和OS 错误队列等；温度寄存器(Temp)，用来存储读取的数字温度；设定点寄存器(Tos

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& Thyst)，用来存储可编程的过热关断和滞后，器件通过2 线的串行I2C 总线接口与控制器通信。

LM75A 还包含一个开漏输出(OS)，当温度超过编程的值时该输出有效。LM75A 有3 个可选的逻辑地址管脚，使得同一总线上可同时连接8 个器件而不发生地址冲突。

LM75A 可配置成不同的工作条件。它可设置成在正常工作模式下周期性地对环境温度进行监控或进入关断模式来将器件功耗降至最低。OS 输出有2 种可选的工作模式：OS 比较器模式和OS 中断模式。OS 输出可选择高电平或低电平有效。错误队列和设定点可编程，为了激活OS 输出，错误队列定义了许多连续的错误。

温度寄存器通常存放着一个11 位的二进制数的补码，用来实现0.125℃的精度。这个高精度在需要精确地测量温度偏移或超出范围的应用中非常有用。正常工作模式下，当器件上电时，OS 工作在比较器模式，温度阈值为80℃，滞后75℃，这时，LM75A 就可用作一个具有以上预定义温度设定点的的温度控制器。 2.1.2温度传感器的特点

器件可以完全取代工业标准的LM75，并提供了良好的温度精度(0.125℃)，单个器件的电

源可超出2.8V～5.5V 的范围。 小型8 脚封装：SO8 和TSSOP8。

具有I2C 总线接口，同一总线上可连接多达8 个器件。 电源电压范围：2.8V～5.5V。 温度范围：－55℃～ +125℃。

提供0.125℃的精度的11 位的ADC。 温度精度：

－25℃～＋100℃时为±2℃ －55℃～＋125℃时为±3℃

可编程温度阈值和滞后设定点。

为了降低功耗，关断模式下消耗的电流仅为3.5uA。 上电时器件可用作一个的温度控制器。 ESD 保护：JESD22-A114 为2000V HBM，

JESD22-A115 为200V 和JESD22-C101 为1000V CDM。

超过100mA 的JESDEC 标准JESD78 要进行栓锁测试(Latch-up testing)。

2.2.3应用范围

系统温度管理、个人计算机、电子设备、工业控制器 2.2系统详细设计

2.2.1连接宿主PC机与PXA270-RP目标板

（1）将电源线分别连接PXA270-RP 目标板与电源插座。

（2）用一根串口线将宿主PC 机的串口与PX270 目标板的串口0（UART0）相连。 （3）用一根交叉对接网线将宿主PC 机的网口与PX270 目标板的网口（NET）相连。 （4）用JTAG-XSCALE 分别连接并口线和JTAG 下载线，然后将它们分别插到宿主PC

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机的并口LPT1 口和PXA270-RP 目标板的CPU JTAG 插槽中（在音频接口的左侧）。在连接JTAG下载线时，PXA270-RP 目标板必须是断电状态。 2.2.2建立主机开发环境

在宿主机上我们要建立交叉编译调试的开发环境。环境的建立需要许多的软件模块协同工作，这将是一个比较繁杂的工作，但现在已完全由光盘上的安装脚本自动完成了。 （1）下面我们就开始安装光盘中的内容到宿主PC 机上。 将光盘插入CDROM ，打开一个终端窗口（Terminal），点击【红帽System ToolsTerminal】

启动终端窗口，请您输入下列3 条命令： ① mkdir /mnt/cdrom

② mount /dev/cdrom /mnt/cdrom /*挂载光盘*/

③ cd /mnt/cdrom/Linux /*进入光盘的Linux 安装目录*/ ④ ./Install /*执行开发环境自动安装脚本*/

当开发环境安装完毕后，会在根目录下生成一个目录： /pxa270_linux ：/*该目录中包含以下目录*/

blob_ours ： 该目录是BootLoader 的源码目录， 在此目录中重新编译 blob。

fs：该目录中包含了所有PXA270-RP 目标板所使用的文件系统。

IMAGE：该目录中包含了所有可以下载并烧写到PXA270-RP 目标板上运行的 内核和文件系统。

linux：该目录是一个链接到linux-2.4.21 的目录。

linux-2.4.21：该目录中包含了嵌入式Linux 操作系统的源码，在此目录中可以重 新定制编译内核。

Qt：该目录中包含了嵌入式图形化界面应用程序开发所需要的软件安装包。 Experiment_Key：该目录中包含了所有实验的源代码。 tools：该目录包含了烧写blob 的工具和blob 源文件。 在/usr/local 下产生一个目录：

arm-linux ： 嵌入式系统开发交叉编译器。这里包含arm-linux-gcc, arm-linux-g++等常

用ARM 交叉编译器，编译出来的可执行二进制代码只能运行在以ARM为核心处理器上。 （2）我们为了可以在任何目录下直接使用上述编译器，我们需要修改文件/etc/profile 这个文件，在上面同一个终端窗口中，请您输入下列1 条命令： ① vi /etc/profile

这时，您将进入vi 编辑器所显示的profile 文件中，单击键盘A 键，进入vi 编辑器的输入状态（Insert）,通过键盘上下键移动光标到有pathmunge 的命令语句处，单击回车另起一行，输入以下命令语句：

请您加入： pathmunge /usr/local/arm-linux/bin ，如图3-2，图3-3：

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图3-2

图3-3

上述1 条pathmunge 命令语句输入完成后，请单击Esc 键进入vi 编辑器的命令状态，然后单击键盘输入:wq，保存已编辑的profile 文件并退出vi 编辑器。 （3）我们可以试验我们是否成功设置了交叉编译环境。

①点击【红帽Log Out】启动关闭窗口，选择 Log Out 选项，并点击 OK ，重新以 root身份，输入登录密码，登录Linux 系统。 /*如图3-4，图3-5，图3-6*/ ②打开一个终端窗口（Terminal），点击【红帽System ToolsTerminal】启动终端窗口，输入命令：

③ arm-linux-gcc –v /*打印出交叉编译器的版本信息，如图3-7*/

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图 3-4 图 3-5

图3-6

图 3-7

若出现上图所示的打印信息，则表示我们的设置成功。之后我们可以在任何终端目录下执行arm-linux-gcc 命令，而不用进入该命令所在的目录中。 2.2.3配置minicom

（1） 硬件连接：按照实验一的步骤，连接宿主PC 机和一台PXA270-RP 目标板。 （2）minicom 很像Windows 下面的超级终端，我们利用minicom 作为PXA270 目板的

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终端显示窗口，所以在我们开始实验前，先需要正确的配置minicom，打开宿主机端一个终端窗口（Terminal），点击【红帽System ToolsTerminal】启动终端窗口，输入下列1 条命令：① minicom –s对于minicom 进行设置，如图4-1，图4-2：

图 4-1

图 4-2

输入上述1 条命令后，进入configuration 中，通过移动键盘上下键选择Serial port setup选项，回车后，单击键盘A 键，输入/dev/ttyS0，回车，单击键盘E 键后，单击键盘I 键和Q 键设置传输波特率为：115200 和8-N-1，单击回车后，单击键盘F 键，将硬件控制流设为：NO 选项，单击回车后，通过移动键盘上下键选择Save setup as df1 选项，单击回车，完成设置，通过移动键盘上下键选择Exit 退回到minicom 界面，如图4-3，而图4-4 则表示已经进入了minicom的终端窗口。

图4-3

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图 4-4 图 4-5

上图为 minicom 启动后的状态。注意，如果要退出minicom，可以先按CTRL+A 键，再按X 键(注意并不是连续按这三个键)，选择Yes 退出minicom。按CTRL+A 再按Z 为进入帮助。

2.2.4温度传感器实验

1、 硬件连接：按照实验一的步骤，连接宿主PC 机和一台PXA270-RP 目标板。

2、在PXA270-RP 目标板上运行驱动程序和测试程序：在宿主PC 机端，打开一个终端窗口（Terminal），点击【红帽System Tools Terminal】启动终端窗口，输入下列9 条命令，如图28-2，图28-3： ① ifconfig eth0 192.168.0.100

② minicom ③ root

④mount -o soft,timeo=100,rsize=1024 192.168.0.100:/ /mnt /*将宿主PC 机的根目录挂载到PXA270-RP 目标板的mnt 目录下*/ ⑤cd /mnt/pxa270_linux/ /Experiment_Key/Temperature #include #include

#include // open() close() #include // read() write() #include

#define OURS_DEVICE \"/dev/i2c\"

#define I2C_SLAVE_FORCE 0x0706 #define SIZE_OF_SLAVE_BIAS_ADDR 16

char rtc_ctl[SIZE_OF_SLAVE_BIAS_ADDR][2]; //-------------------------------------

---------------------------------------------------------------- int main(void) {

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main

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int fd; int n; int data; int i; int ret;

float value;

printf(\"\\ntemperature\\n\\n\"); fd = open(OURS_DEVICE, O_RDWR); printf(\"fd = %d\\n\

ioctl(fd,I2C_SLAVE_FORCE,0x4a);

// open device

if (fd == -1) printf(\"open device %s error\\n\ else {

while(1) {

rtc_ctl[0][0]=0;

ret=write (fd,rtc_ctl[0],1); //printf(\"ret=%d\\n\

ret=read (fd,rtc_ctl[0],2); //printf(\"ret=%d\\n\

// printf(\"%x %x\\n\ value=(float)(signed char)rtc_ctl[0][0]; if(rtc_ctl[0][1]&(1<<7)){ value+=0.5; }

printf(\"the value of temperature is %1.1f\\n\ usleep(200000); }

// close , release device if (close(fd)!=0) printf(\"close device %s error\ }

return 0; }// end main ⑥./test

现在，请将您的手指放在温度传感器芯片上，观察显示结果。

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图28-2

3、总结

将宿主PC 端与PXA270-RP 目标板正确的连接起来，安装好 Redhat9.0 ，并且配置好ARM Linux 的开发环境。宿主PC 机与PXA270 目标板的通信环境就建立好了，这样就能在宿主PC 机的终端窗口中启动minicom 来作为PXA270-RP 目标板的显示终端。在对PXA270-RP 目标板进行任何操作，都将在该终端窗口中显示。这样就可以将温度模拟量转化为数字量并显示出来。

参考文献

【1】邱毅凌《嵌入式技术与应用丛书》电子工业出版社 2009.7 【2】赵刚《32位ARM嵌入式系统开发技术》电子工业出版社 2008

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