c - FPGA模数转换DE1-SOC

Question

我有一个运行 Linux 的 DE1-SOC(修订版 C)。我在访问板载 ADC 时遇到问题。所有 8 个 channel 的输入均为 3V Pk-Pk 正弦信号。板载 ADC 是 AD7928 12 位 8 channel ADC。 datasheet说ADC可以处理双极性信号，并给出了如下电路图:

AD7928 Bipolar Circuit Diagram

所有八个 channel 都需要连续采样。 DE1-SOC datasheet 指定将 channel 一寄存器设置为 1，这会激活 ADC 上的自动更新选项。这是我对代码的第一次尝试。它可以编译并运行，但值不正确，因为我的示波器也在测量输入 ADC 的相同信号。

#include <inttypes.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdint.h>
#include <sys/mman.h>

/* FPGA HPS BRIDGE BASE */
#define LW_BRIDGE_BASE (0xFF200000)
#define HW_REGS_BASE   (0xFF200000)
#define HW_REGS_SPAN   (0x00200000)
#define HW_REGS_MASK  ( HW_REGS_SPAN - 1 )

/* HPS-2-FPGA AXI Bridge */
#define ALT_AXI_FPGASLVS_OFST (0xC0000000) // axi_master
#define HW_FPGA_AXI_SPAN      (0x40000000) // Bridge span 1GB
#define HW_FPGA_AXI_MASK     ( HW_FPGA_AXI_SPAN - 1 )

/* ADC REGISTER SPAN */
#define ADC_BASE (0x00004000)

/* ADC CHANNEL & UPDATE REGISTERS */
#define ADC_CH0_UPDATE      (LW_BRIDGE_BASE+ADC_BASE)
#define ADC_CH1_AUTO_UPDATE (LW_BRIDGE_BASE+ADC_BASE+4) // Write 1 for continual ADC request
#define ADC_CH2             (LW_BRIDGE_BASE+ADC_BASE+8)
#define ADC_CH3             (LW_BRIDGE_BASE+ADC_BASE+12)
#define ADC_CH4             (LW_BRIDGE_BASE+ADC_BASE+16)
#define ADC_CH5             (LW_BRIDGE_BASE+ADC_BASE+20)
#define ADC_CH6             (LW_BRIDGE_BASE+ADC_BASE+24)
#define ADC_CH7             (LW_BRIDGE_BASE+ADC_BASE+28)

/* ADC REGISTER END */
#define ADC_END (0x0000001F)

int main() {

// Defining variables
void *virtual_base;
int fd;
volatile int *h2p_lw_adc_addr;
int i;

//Defining pointer for register
    if((fd = open( "/dev/mem",(O_RDWR | O_SYNC ))) == -1) {
        printf("ERROR: could not open \"/dev/mem\"...\n");
        return(1);
    }

    virtual_base = mmap(NULL,HW_REGS_SPAN,(PROT_READ | PROT_WRITE),MAP_SHARED,fd,HW_REGS_BASE);
    if(virtual_base == MAP_FAILED) {
        printf("ERROR: mmap() failed...\n");
        close(fd);
        return(1);
    }

    h2p_lw_adc_addr = virtual_base + ((int)(LW_BRIDGE_BASE + ADC_BASE)&(int)(HW_REGS_MASK));

    float Vref = 5.0;
    float stepSize = Vref/4096.0;

    /* Heading & Calculating Step Size/Resolution */
    printf("*____________________________________*\n");
    printf("*     Setting up the AD7928 ADC      *\n");
    printf("*____________________________________*\n");
    printf("Resolution for 5V  Vref: %f[mV]\n", stepSize*1000);

    // Setting up the ADC for bipolar signal
    // ...

    // Auto-update all channels continuously
    *(int *)(h2p_lw_adc_addr + 4) = 1;

    // Sample a single channel
    // ...

    /* Data Collection Attempt #1 */
    int num = 5; // Number of samples?
    unsigned int samples[num];

    int channel = 16; // channel 4
    for (i = 0; i < num; i++){
        samples[i] = *(int *)(h2p_lw_adc_addr + channel);
    }

    if(munmap(virtual_base, HW_REGS_SPAN) != 0) {
        printf("ERROR: munmap() failed...\n");
        close(fd);
        return(1);
    }
close(fd);
return 0;
}

它使用这个 Makefile 进行交叉编译:

C_SRC := adc.c
CFLAGS := -g -O0 -Wall
LDFLAGS := -lm

CROSS_COMPILE := arm-linux-gnueabihf-
CC := $(CROSS_COMPILE)gcc
NM := $(CROSS_COMPILE)nm

ifeq ($(or $(COMSPEC),$(ComSpec)),)
RM := rm -rf
else
RM := cs-rm -rf
endif

ELF ?= adc
OBJ := $(patsubst %.c,%.o,$(C_SRC))

.c.o:
    $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

.PHONY: all
all: $(ELF)

.PHONY:
clean:
    $(RM) $(ELF) $(OBJ) $(OBJS) *.map *.objdump

$(ELF): $(OBJ) $(OBJS)
    $(CC) $(CFLAGS) $(OBJ) $(OBJS) -o $@ $(LDFLAGS)
    $(NM) $@ > $@.map

我是 ADC 和 DSP 的新手，但理想情况下，我希望能够连续测量所有八个 channel ，记录每个 channel 中输入正弦波的峰峰值(振幅)，这最终将用于后期处理。

截至目前，五个样本的输出始终为 0，除非我对 channel 1 进行采样，然后所有五个样本均为 1，如下所示:

Samples [0]: 1
Samples [1]: 1
Samples [2]: 1
Samples [3]: 1
Samples [4]: 1

即使我增加样本数量， channel 1 始终为 1，所有其他 channel 始终为 0。

我认为我的问题可能是我的代码的组合，也可能没有缓冲电路？ (但我不处理双极输入只是因为我可以在我的信号发生器上设置直流偏移，所以它是一个全正 3v pk-pk。)

ADC 上的 Vref 被馈入均匀的 5V 直流电压。我现在很迷茫，所以任何帮助或指点将不胜感激。

Answer 1

我敢打赌您的问题出在以下几行:

> volatile int *h2p_lw_adc_addr;
> 
> *(int *)(h2p_lw_adc_addr + 4) = 1;
> 
> samples[i] = *(int *)(h2p_lw_adc_addr + channel);

因为h2p_lw_adc_addr是指向int的指针，所以后面两行你会得到错误的地址。

当您将数字 N 添加到 int 指针时，结果指针是 N * sizeof(int) 大于 int 指针。

将 h2p_lw_adc_addr 的类型更改为 char 指针以获得快速修复:

volatile char *h2p_lw_adc_addr;

或者或者，您可以更改偏移量:

 *(int *)(h2p_lw_adc_addr + 1) = 1;
 int channel = 4; // channel 4

但在那种情况下，我建议在 int 上使用 int32_t 或 uint32_t: