Linux工控主板的多通道高速并行采集方案（基于libiio）
英创公司推出了支持多通道同步采样ADC的工控主板ESM7080，板载了8路16位同步AD，最高采样率可达200KSPS，关于具体的指标可以参考文章《英创推出多通道同步采样ADC工控主板》中的介绍。
这套方案利用了CPU i.MX7D的异构核心优势，使用Cortex-M4核心来控制8路AD，保证了数据读取的实时性，M4读取到数据后会通知Linux系统，再由Linux系统从缓冲区中将M4存放的数据一次性读出。为了方便客户的使用，英创公司提供了Linux系统上的专用驱动，将这8路AD作为了IIO子系统（Linux Industrial I/O Subsystem）中的设备，这样用户就可以通过标准的IIO接口操作来读取AD数据，而不必关心和Cortex-M4核心相关的交互操作。下面就来介绍在ESM7080主板上采集数据的相关设置。
因为是实现的同步采样，所以Linux系统中，将8路AD作为了一个整体的设备，设备目录为/sys/bus/iio/devices/iio:device0/，目录中的文件如下图：
其中比较重要的几个文件的说明如下：
| 设备或目录名称 | 简介 |
|---|---|
| in_voltage_sampling_frequency | 设置或读取当前采样率 |
| sampling_frequency_available | 读取in_voltage_sampling_frequency可以设置的有效值，具体见表2 |
| in_voltage_scale | 设置或读取当前采样电压范围，有两个范围，0表示-5v～+5v，1表示-10v～+10v |
| in_voltage_scale_available | 读取in_voltage_scale可以设置的值，即0和1 |
| scan_elements（目录） | 用于使能连续采样通道 |
| trigger（目录） | 用于使能连续采样的trigger |
| buffer（目录） | 用于开启连续采样 |
sampling_frequency_available可以读取出支持的采样率：
| 设备名称 | 支持的采样率（Hz） |
|---|---|
| sampling_frequency_available | 20，40，100，200，400，1000，2000，4000，10000，20000，40000，100000，200000 |
表1中文件的读取和写入都可以通过标准文件的读写操作来实现，也可以通过libiio库提供的函数接口来进行设置。
英创公司建议客户还是通过libiio库来实现连续采样，在之前的文章中我们已经做过详细的介绍《基于Linux IIO接口的波形采集》。因为ESM7080主板的AD也是基于IIO子系统提供的接口，所以程序是完全一致的，这里就不再赘述了。下面说明关于ESM7080的AD在使用的时候需要注意的一些地方。
因为将8个同步采样的AD通道作为了一个整体设备，所以一次读取出的数据是以16字节为单位的（一个通道16位为2个字节，一共8个通道），数据的具体排列方式如下：
| 字节偏移量 | 对应数据 |
|---|---|
| 0 | 通道1 |
| 2 | 通道2 |
| 4 | 通道3 |
| 6 | 通道4 |
| 8 | 通道5 |
| 10 | 通道6 |
| 12 | 通道7 |
| 14 | 通道8 |
| 16 | 通道1 |
| ... |
关于采集数据的时候负载情况，我们实际测试在100K和200K采样率下，连续采集并将数据写入到磁盘的过程中，系统负载的情况如下：
| 采样率 | 负载情况 |
|---|---|
| 200K | 30% |
| 100K | 15% |
根据表4的情况，可以看到在200K采样率的情况下，还留有足够的CPU资源给用户进行处理数据。
下面是在100K采样率下进行的一次波形采集测试。我们在通道1和通道2上分别接入了100Hz的正弦波和三角波，其余通道接入了一个固定电平信号，使用基于libiio实现的例程采样了16000个点（每个通道2000个点），然后利用gnuplot工具将采样值按照通道排列的格式绘制成曲线图，结果如下：
可以看到图中绘制每个通道采集的2000个点中，通道1和通道2刚好是2个周期。100K采样率下，100Hz的波形每个周期应该是采样1000个点，刚好是对应上的。另外6通道接入了固定电平信号，所以是一条直线。
对这套方案感兴趣的客户可以与英创公司的工程师联系，索取相关资料和例程。
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