(2)時鐘初始化：由于S3C4510B的I/O端口P17既可用作I/O口、也可用作定時器1的溢出TOUT1，因此必須通過軟件對IOPCON寄存器配置將P17設(shè)置為定時器1的溢出TOUT1;接著通過軟件對TMOD寄存器配置將定時器1設(shè)置為觸發(fā)工作模式;最后通過軟件對TDATA1寄存器配置產(chǎn)生ADS1252工作所需的時鐘頻率。

　　(3)ADS1252初始化：當(dāng)ADS1252工作在某個頻率f(t=1/f)，首先通過軟件對P1端口置1使SCLK引腳保持高電平的時間TReset滿足4TDRDY≤ TReset<20TDRDY(TDRDY=384t)，那么ADS1252就會進(jìn)入復(fù)位的狀態(tài)。接著通過軟件對P1端口置0使SCLK引腳變?yōu)榈碗娖剑藭rADS1252開始工作，它的串行數(shù)據(jù)引腳首先會進(jìn)入Mode，接著進(jìn)入DOUT Mode模式，之后在這兩種模式之間交替切換。

　　(4)ADS1252讀數(shù)據(jù)：當(dāng)對ADS1252進(jìn)行初始化后，此時軟件通過對P2端口的輪詢檢測上升沿。一旦檢測到上升沿，表明ADS1252進(jìn)入Mode，該模式的持續(xù)時間

。當(dāng)軟件延時

后，ADS1252進(jìn)入DOUT Mode，該模式持續(xù)時間TDOUT=348t。在DOUT Mode期間，軟件對P1端口產(chǎn)生一個脈沖，即可從P2端口讀取到1位的數(shù)據(jù)。同理，即可獲取其余23位的數(shù)據(jù)。軟件必須保證在TDOUT時間內(nèi)讀完24位數(shù)據(jù)，否則ADS12 52將會進(jìn)入下一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換周期。

　　(5)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)：采集數(shù)據(jù)必須經(jīng)過校準(zhǔn)參數(shù)K，B的調(diào)整才能匹配實際值。其中采集電路的校準(zhǔn)原理是采用兩個恒定電壓作為基準(zhǔn)，通過原始的采集數(shù)據(jù)和高精度電壓表實測電壓，進(jìn)行比較計算，從而得出校準(zhǔn)參數(shù)K，B。

　　3.2 采集任務(wù)軟件的開發(fā)

　　VxWorks是美國風(fēng)河公司開發(fā)的一款具有微內(nèi)核、高性能、可裁剪的嵌入式實時操作系統(tǒng)。本采集模塊軟件是基于VxWorks5.5操作系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)的，為了滿足數(shù)據(jù)采集的實時性，采集任務(wù)被分配了最高的優(yōu)先級。由圖2(b)可知，采集任務(wù)軟件的開發(fā)主要包括采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)平滑處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、任務(wù)休眠?，F(xiàn)分別介紹如下：

　　(1)采集數(shù)據(jù)：調(diào)用ADS1252驅(qū)動程序?qū)﹄妷哼M(jìn)行多次采集。

　　(2)數(shù)據(jù)平滑處理：除了在硬件上采取必要的抗干擾措施外，很有必要對多次的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件濾波，但必須考慮因此造成的延時。在保證測量精度和實時性要求的前提下，在軟件處理上采取去掉最大、最小值，然后取平均的算法。

　　(3)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)：采集任務(wù)除了對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集以及平滑處理外，還必須將數(shù)據(jù)定時轉(zhuǎn)發(fā)到它的訂閱者，如通信模塊、顯示模塊等。

　　(4)任務(wù)休眠：調(diào)用操作系統(tǒng)的taskDelay()函數(shù)，采集任務(wù)交出對CPU的控制權(quán)，以便讓其他任務(wù)得到運(yùn)行的機(jī)會。

　　4 軟硬件調(diào)試

　　當(dāng)數(shù)據(jù)采集模塊的硬件和軟件設(shè)計完畢，需要對它進(jìn)行軟硬件的調(diào)試以驗證其設(shè)計的正確性。數(shù)據(jù)采集模塊軟硬件調(diào)試按以下步驟依次進(jìn)行：

　　(1)ADS1252驅(qū)動調(diào)試：運(yùn)行ADS1252驅(qū)動程序，首先用示波器監(jiān)測ADS1252的CLK引腳，觀察時鐘頻率的測量值是否與設(shè)定值一致。當(dāng)CLK時鐘頻率設(shè)置正確，接著用示波器監(jiān)測ADS1252的SCLK與引腳，觀察這兩個引腳的時序是否正確。最主要保證串行時鐘是發(fā)生在Mode之后，否則將會讀取到錯誤的數(shù)據(jù)。

　　(2)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)計算：在ADS1252驅(qū)動工作正常的前提下，首先用直流可調(diào)穩(wěn)壓源對ADS1252的差分輸入端分別輸出1 V，4 V的電壓，將ADS1 252采集的電壓分別記為VS1，VS2，同時將高精度電壓表測量的電壓分別記為VM1，VM2。接著通過對VS1，VS2，VM1，VM2的比較計算，得出校準(zhǔn)參數(shù)K，B。

　　(3)采集任務(wù)調(diào)試：當(dāng)校準(zhǔn)參數(shù)計算完畢，啟動采集任務(wù)對實時電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。在0～5 V的范圍內(nèi)，用直流可調(diào)穩(wěn)壓源對ADS1252的差分輸入端輸出從低至高的電壓，此時采集任務(wù)通過printf()函數(shù)將采集電壓輸出到控制臺。通過對比用高精度電壓表測量的電壓值，可以計算出ADS1252的采集電壓誤差，從而判斷采集精度是否滿足要求。

　　5 實驗結(jié)果

　　現(xiàn)使用廣東省電子技術(shù)研究所研制的GE/FC1燃料電池測試系統(tǒng)對質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)工作所需的氫氣及氧氣的流量、壓力、濕度控制到合適值，然后進(jìn)行電流掃描測試。在測試期間，用基于ADS1252的數(shù)據(jù)采集模塊對電流掃描測試過程PEMFC的電壓、電流的動態(tài)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄;同時用安捷倫數(shù)字萬用表測量PEMFC電壓、電流的某些特征值。

　　由于實驗用的PEMFC采用單片Nation膜(截面積為2 cm×2 cm)組裝，其開路電壓不超過1.5 V。首先通過測試系統(tǒng)控制PEMFC氫氣及氧氣流量分別為0.1 SLPM，0.07 SLPM;控制PEMFC氫氣及氧氣背壓均為0.05 MPa;控制PEMFC氫氣及氧氣的露點(diǎn)溫度、氣體溫度分別為65℃，70℃。然后測試系統(tǒng)以1 mA的起始電流，按10 mA/s的增量對該P(yáng)EMFC進(jìn)行放電，并以“結(jié)束電流≥10 A”或“結(jié)束電壓≤1 mV”為條件結(jié)束測試。

?

　　為了檢測10 A范圍的電流，本數(shù)據(jù)采集模塊通過檢測0.5 Ω測流電阻的電壓來間接計算出電流值。本數(shù)據(jù)采集模塊測量PEMFC的極化曲線如圖3所示，并且通過比較特征電壓電流的采集值及實際值，計算出電壓電流的采集精度均滿足±(0.5‰RD+0.5‰FS)，其中RD表示當(dāng)前讀數(shù)值，F(xiàn)S表示滿刻度值。

　　6 結(jié)論

　　通過實時采集PEMFC電流掃描測試過程中的電壓、電流數(shù)據(jù)的實驗，表明基于ADS1252的數(shù)據(jù)采集模塊具有較高的采集速度和采集精度。長期嚴(yán)格的測試表明本數(shù)據(jù)采集模塊的軟硬件工作穩(wěn)定可靠。