英创ETA108波形数据采集模块性能及使用
1、综述
eta108是英创公司推出的一款低成本高性能的ad采集模块，相比英创公司的其他数据采集扩展模块，eta108的一个主要特点是支持硬件周期脉冲触发ad采集，因此eta108非常适合应用于要求高精度采样间隔的波形数据采集。eta108波形数据采集模块可广泛应用于多通道波形记录仪、电力谐波分析、故障录波、振动信号分析、瞬态信号采集、通用数据采集等多种应用领域。现esm335x linux已支持eta108数据采集模块。
eta108性能：
• 8通道单端输入或4通道差分输入
• 输入量程0~4.096v
• 每通道具有独立的高阻抗增益放大器(pga),可实现各种传感器之间的直接接口连接，并支持用户配置通道增益gain=1/2/4/8)
• ad转换精度12bit
• ad最高采样速度100ksps
• 可选择多种平均操作模式，使输出ad精度达到14bit。其中有快速平均和精确平均两种模式可以选择。快速平均模式：对4，8或16次采样结果做平均，可增加ad分辨率到14bit，快速平均模式适用于输入到pga的信号比较稳定的情况。精确平均模式：对4，8或16次采样结果做平均，可得到比快速平均模式更精确的采样结果。此模式在输入信号不太稳定的情况下适用。
使用4次平均模式总采样速率不得高于20ksps，使用8次平均模式总采样速率不得高于10ksps，使用16次平均模式采样速率不得高于5ksps。当用户采用默认设置进行采样时，我们的驱动会根据用户设置的采样速度进行设置，使用能够达到的最高平均模式以提高采样精度。用户也可自行设置。
关于eta108更详细的参数以及设置方法请参考《eta108数据采集模块应用手册》（linux）。
2、应用程序接口
1、驱动程序
在使用eta108之前，需要在系统中先加载eta108的驱动程序。我们提供eta108.ko驱动模块，用户使用insmod /(目录)/eta108.ko 命令就可以加载驱动。
为了实现eta108的高速数据采集，在其驱动程序中，充分利用了esm335x的高性能dma技术，从而保证了eta108与esm335x主板之间仅靠简单的4线制spi接口就实现了硬件连接，同时，dma技术的引入，也将数据采集对系统性能的影响降到最低。考虑到实际应用，esm335x eta108驱动程序支持单次采样模式和连续采样模式，两种模式下驱动每采集到512个点的数据（1kb数据大小）或者采样结束就会通知用户程序，建议应用程序中select函数和read函数一起使用尽快读出数据，以避免驱动维护大量的数据缓存。
连续采样处理流程
驱动程序中进行设置的eta108_config结构体。
eta108_config结构体是eta108的配置数据结构体，包含了采样率，采样长度，采样通道设置，通道寄存器配置等参数。其定义如下：
struct eta108_config
{
unsigned int rate;
unsigned int count;
unsigned int channel;
void *config;
unsigned int config_len;
};
在我们提供的驱动程序中，eta108_config结构体即可用为函数的输入参考，其结构体成员含义说明如下：
ads_config结构体定义
成员 定义 / 输入参数
rate 设置总的采样率，每通道采样率= rate/通道数
count 设置每个ad通道的采样次数>0：单次采样=0：连续采样
channel 设置需要采样的通道，对应位置1
config 指向ad通道配置的buffer，此参数用于设置eta108的寄存器，config =null时，系统将使用默认配置
config_len config指向buffer的长度
eta108单通道采样时采样速度可以达到100ksps，如果多通道采样，由于内部通道转换需要时间，最高只能达到50ksps，rate设置需要满足此限制。channel的低8bit（bit0～bit7）依次对应ad通道0～通道7，如果要采集某个通道的数据，需要将其对应的位置为1。比如要采集通道0、通道1和通道7的数据，则应设置channel=0x83；差分模式下只需设置差分通道中的一个通道的对应位为1，比如通道0、通道1在差分模式下工作，只需将0通道位置1，设置channel=0x1。
2、eta108驱动输入输出数据格式：
用户可以对eta108的进行设置以改变eta108工作模式，eta108_config中config指向的buffer格式为：
bit 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
data 1 0 a3 a2 a1 a0 0 0 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0
寄存器写
允许的设置及其意义详见《eta108数据采集模块应用手册》（linux）。
读取采样数据的格式如下(unsigned short)：
bit 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
data d13 d12 d11 d10 d9 d8 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 0 0
eta108转换结果
其中第0、1位总是0，第2、3位为平均模式下增加的2位分辨率，如没有采用平均模式则此两位为0，第3-15位为12bit的ad数据。多通道采样模式下，应用程序从驱动中读得的ad数据是按通道依次存放的，低通道在前，比如应用程序同时连续采集ch1,ch2,ch5三个通道，read（）函数读得的ad数据存放为ch1、ch2、ch5、ch1、ch2、ch5、ch1………，每个通道16bit。
eta108的量程为0~4.096v，则可得d13~d2这12bit的数据对应的转换关系如下表，用户可据此换算数值：
理想情况下的ad转换结果
描述 模拟量输入 数字量输出
满量程范围 4.096vref 二进制 十六进制
最小分辨率（lsb） vref/4096
满量程 vref-1lsb 1111 1111 1111 ffff
1/2量程 vref/2 1000 0000 0000 8000
1/2量程 - 1 lsb vref/2-1lsb 0111 1111 1111 7fff
零 0v 0000 0000 0000 0000
3、接口函数
1) 加载设备驱动：
#：insmod /(目录)/eta108.ko
会自动创建设备文件 /dev/eta108
2) 打开设备文件-open：
int fd = open ( /dev/eta108, o_rdwr, s_irusr | s_iwusr );
3) 设置采样参数-write：
struct eta108_config transfer;
memset ( &transfer, 0, sizeof(transfer) );
transfer.rate = 100000; //采样速率
transfer.channel = 0x1; //采样通道
transfer.count = 10000; //每通道采样次数
//自定义设置，此处为0通道设置gpa放大2倍，设置为null时采用默认设置
unsigned short cmd[1] = {0x8004};
transfer.config_len = 2; //2字节
transfer.config = cmd;
if(write ( fd, &transfer, sizeof(transfer) )<0)
{
printf ( wrong!!!!!!!!!!!!!!!!\n );
exit ( 1 );
}
4) 启动采样：
if(ioctl ( fd, eta108_start, &transfer )<0)
{
printf ( start wrong!!!!!!!!!!!!!!!!\n );
exit ( 1 );
}
5) 停止采样：
if(ioctl ( fd, eta108_stop, &transfer )<0)
{
printf ( stop wrong!!!!!!!!!!!!!!!!\n );
exit ( 1 );
}
6) 读取采样数据-read：
驱动内部每采集512个点（1kb）的数据或者采样结束就会通过select函数通知应用程序，建议应用程序中尽快读出数据，进行存储或者计算，read函数返回实际读取的字节数。
int count_in_byte = 0;
int read_count=0;
char read_buf[transfer.count*2*1]; // 1个通道，每个数据2个字节
char *real_read = read_buf;
for ( i=0; count_in_byte
{
fd_zero(&fdread);
fd_set(fd,&fdread);
atime.tv_sec = 2;
atime.tv_usec = 0;
ret = select ( fd+1, &fdread, null, null, &atime );
if ( ret0 )
{
if ( fd_isset(fd, &fdread) )
{
read_count = read(fd, real_read, 1024);
if ( read_count<0 )
{
printf ( read wrong!!!!!!!!!!!!!!!!\n );
exit ( 1 );
}
real_read += read_count;
count_in_byte += read_count;
}
}
}
7) 关闭设备文件：
close ( fd );
用户如需使用eta108数据采集模块，请和我们联系。
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eta108性能：
• 8通道单端输入或4通道差分输入
• 输入量程0~4.096v
• 每通道具有独立的高阻抗增益放大器(pga),可实现各种传感器之间的直接接口连接，并支持用户配置通道增益gain=1/2/4/8)
• ad转换精度12bit
• ad最高采样速度100ksps
• 可选择多种平均操作模式，使输出ad精度达到14bit。其中有快速平均和精确平均两种模式可以选择。快速平均模式：对4，8或16次采样结果做平均，可增加ad分辨率到14bit，快速平均模式适用于输入到pga的信号比较稳定的情况。精确平均模式：对4，8或16次采样结果做平均，可得到比快速平均模式更精确的采样结果。此模式在输入信号不太稳定的情况下适用。
使用4次平均模式总采样速率不得高于20ksps，使用8次平均模式总采样速率不得高于10ksps，使用16次平均模式采样速率不得高于5ksps。当用户采用默认设置进行采样时，我们的驱动会根据用户设置的采样速度进行设置，使用能够达到的最高平均模式以提高采样精度。用户也可自行设置。
关于eta108更详细的参数以及设置方法请参考《eta108数据采集模块应用手册》（linux）。
2、应用程序接口
1、驱动程序
在使用eta108之前，需要在系统中先加载eta108的驱动程序。我们提供eta108.ko驱动模块，用户使用insmod /(目录)/eta108.ko 命令就可以加载驱动。
为了实现eta108的高速数据采集，在其驱动程序中，充分利用了esm335x的高性能dma技术，从而保证了eta108与esm335x主板之间仅靠简单的4线制spi接口就实现了硬件连接，同时，dma技术的引入，也将数据采集对系统性能的影响降到最低。考虑到实际应用，esm335x eta108驱动程序支持单次采样模式和连续采样模式，两种模式下驱动每采集到512个点的数据（1kb数据大小）或者采样结束就会通知用户程序，建议应用程序中select函数和read函数一起使用尽快读出数据，以避免驱动维护大量的数据缓存。
连续采样处理流程
驱动程序中进行设置的eta108_config结构体。
eta108_config结构体是eta108的配置数据结构体，包含了采样率，采样长度，采样通道设置，通道寄存器配置等参数。其定义如下：
struct eta108_config
{
unsigned int rate;
unsigned int count;
unsigned int channel;
void *config;
unsigned int config_len;
};
在我们提供的驱动程序中，eta108_config结构体即可用为函数的输入参考，其结构体成员含义说明如下：
ads_config结构体定义
成员 定义 / 输入参数
rate 设置总的采样率，每通道采样率= rate/通道数
count 设置每个ad通道的采样次数>0：单次采样=0：连续采样
channel 设置需要采样的通道，对应位置1
config 指向ad通道配置的buffer，此参数用于设置eta108的寄存器，config =null时，系统将使用默认配置
config_len config指向buffer的长度
eta108单通道采样时采样速度可以达到100ksps，如果多通道采样，由于内部通道转换需要时间，最高只能达到50ksps，rate设置需要满足此限制。channel的低8bit（bit0～bit7）依次对应ad通道0～通道7，如果要采集某个通道的数据，需要将其对应的位置为1。比如要采集通道0、通道1和通道7的数据，则应设置channel=0x83；差分模式下只需设置差分通道中的一个通道的对应位为1，比如通道0、通道1在差分模式下工作，只需将0通道位置1，设置channel=0x1。
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bit 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
data 1 0 a3 a2 a1 a0 0 0 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0
寄存器写
允许的设置及其意义详见《eta108数据采集模块应用手册》（linux）。
读取采样数据的格式如下(unsigned short)：
bit 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
data d13 d12 d11 d10 d9 d8 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 0 0
eta108转换结果
其中第0、1位总是0，第2、3位为平均模式下增加的2位分辨率，如没有采用平均模式则此两位为0，第3-15位为12bit的ad数据。多通道采样模式下，应用程序从驱动中读得的ad数据是按通道依次存放的，低通道在前，比如应用程序同时连续采集ch1,ch2,ch5三个通道，read（）函数读得的ad数据存放为ch1、ch2、ch5、ch1、ch2、ch5、ch1………，每个通道16bit。
eta108的量程为0~4.096v，则可得d13~d2这12bit的数据对应的转换关系如下表，用户可据此换算数值：
理想情况下的ad转换结果
描述 模拟量输入 数字量输出
满量程范围 4.096vref 二进制 十六进制
最小分辨率（lsb） vref/4096
满量程 vref-1lsb 1111 1111 1111 ffff
1/2量程 vref/2 1000 0000 0000 8000
1/2量程 - 1 lsb vref/2-1lsb 0111 1111 1111 7fff
零 0v 0000 0000 0000 0000
3、接口函数
1) 加载设备驱动：
#：insmod /(目录)/eta108.ko
会自动创建设备文件 /dev/eta108
2) 打开设备文件-open：
int fd = open ( /dev/eta108, o_rdwr, s_irusr | s_iwusr );
3) 设置采样参数-write：
struct eta108_config transfer;
memset ( &transfer, 0, sizeof(transfer) );
transfer.rate = 100000; //采样速率
transfer.channel = 0x1; //采样通道
transfer.count = 10000; //每通道采样次数
//自定义设置，此处为0通道设置gpa放大2倍，设置为null时采用默认设置
unsigned short cmd[1] = {0x8004};
transfer.config_len = 2; //2字节
transfer.config = cmd;
if(write ( fd, &transfer, sizeof(transfer) )<0)
{
printf ( wrong!!!!!!!!!!!!!!!!\n );
exit ( 1 );
}
4) 启动采样：
if(ioctl ( fd, eta108_start, &transfer )<0)
{
printf ( start wrong!!!!!!!!!!!!!!!!\n );
exit ( 1 );
}
5) 停止采样：
if(ioctl ( fd, eta108_stop, &transfer )<0)
{
printf ( stop wrong!!!!!!!!!!!!!!!!\n );
exit ( 1 );
}
6) 读取采样数据-read：
驱动内部每采集512个点（1kb）的数据或者采样结束就会通过select函数通知应用程序，建议应用程序中尽快读出数据，进行存储或者计算，read函数返回实际读取的字节数。
int count_in_byte = 0;
int read_count=0;
char read_buf[transfer.count*2*1]; // 1个通道，每个数据2个字节
char *real_read = read_buf;
for ( i=0; count_in_byte
{
fd_zero(&fdread);
fd_set(fd,&fdread);
atime.tv_sec = 2;
atime.tv_usec = 0;
ret = select ( fd+1, &fdread, null, null, &atime );
if ( ret0 )
{
if ( fd_isset(fd, &fdread) )
{
read_count = read(fd, real_read, 1024);
if ( read_count<0 )
{
printf ( read wrong!!!!!!!!!!!!!!!!\n );
exit ( 1 );
}
real_read += read_count;
count_in_byte += read_count;
}
}
}
7) 关闭设备文件：
close ( fd );
用户如需使用eta108数据采集模块，请和我们联系。
各国发力氢能源汽车发展进入加速阶段
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