FPGA模数转换DE1-SOC

Question

我有一个运行Linux的DE1-SOC(Rev.C)。我在访问板载ADC时遇到问题。所有8个通道的输入均为3V Pk-Pk正弦信号。板载模数转换器是一款AD7928 12位8通道模数转换器。数据手册指出，ADC可以处理双极信号，并给出了以下电路图：

AD7928 Bipolar Circuit Diagram

所有八个通道都需要连续采样。DE1-SOC数据手册指定将通道1寄存器设置为1，从而激活ADC上的自动更新选项。这是我第一次尝试编写代码。它编译并运行，但值不正确，因为输入到ADC的相同信号也被我的示波器测量。

#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

当涉及到ADC和DSP时，我是一个新手，但理想情况下，我希望能够连续测量所有八个通道，记录每个通道中传入正弦波的pk-pk (振幅)，最终将其用于后处理。

到目前为止，五个样本的输出始终为0，除非我对通道1进行采样，然后所有五个样本都为1，如下所示：

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

即使当我增加采样数量时，通道1的采样数始终为1，所有其他通道的采样数始终为0。

我想我的问题可能是代码的组合，也可能没有缓冲电路？(但我处理双极输入不仅仅是因为我可以在我的信号发生器上设置直流偏移量，因此它是一个全正的3v pk-pk。)

ADC上的Vref被馈送到一个偶数5V直流。我现在很迷茫，所以任何帮助或指点都将不胜感激。

Answer 1

我敢打赌你的问题出在下面几行：

> 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，所以您将从后面的两行得到错误的地址。

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

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，您可以更改偏移量：

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

但在这种情况下，我建议在int上使用int32_t或uint32_t