实战 | 睿擎派 + AD7606：FlexBus + DMA 高速数据采集实战，200kSPS 8通道同步采样
在工业数据采集、电力监控、振动分析等场景中，高速、多通道、同步采样是核心需求。传统 MCU 方案往往面临 CPU 占用高、数据吞吐不足的瓶颈。
今天分享一个基于睿擎派 RC3506的完整方案——利用FlexBus 并行总线驱动AD7606 ADC，配合DMA 数据搬运，实现8通道高速同步采样，CPU 几乎零介入。
效果先看
通过串口将采集数据发送至VOFA+上位机，波形实时显示：
8通道同步采样波形展示（通道1-4: ±5V，通道5-8: ±10V）
为什么选这个方案？
AD7606 简介
AD7606 是 ADI 推出的一款多通道同步采样 ADC，堪称工业数据采集的"瑞士军刀"：
特性 |
参数 |
通道数 |
8通道同步采样 |
分辨率 |
16位 |
采样率 |
最高 200kSPS（无过采样） |
输入范围 |
±10V 或 ±5V（可选） |
接口 |
并行/串行可选 |
数据格式 |
16位补码 |
典型应用场景：
电力系统监测（谐波分析、电能质量）
工业自动化（PLC、伺服控制信号采集）
振动分析（多轴加速度传感器）
声学检测（多通道麦克风阵列）
为什么需要 FlexBus + DMA？
传统的 ADC 采集方式存在两大痛点：
1.CPU 轮询等待：CPU 不断查询 BUSY 信号，采集期间无法处理其他任务
2.数据搬运耗时：每个采样点都需要 CPU 执行多次 IO 操作，占用大量 CPU 周期
以 200kSPS 采样率为例：
每秒采样次数：200,000 次
每帧数据量：8通道 × 2字节 = 16字节
数据传输率：200,000 × 16 =3.2MB/s
如果全靠 CPU 轮询和拷贝，负载会非常高。而 FlexBus + DMA 方案：
DMA 自动搬运：数据从 FlexBus 直接传输到内存，CPU 零介入
硬件定时器触发：采样时机由硬件定时器精确控制，抖动极小
中断通知：一帧数据采集完成后，通过事件机制通知 CPU 处理
硬件连接
硬件清单
连接示意
连接示意
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关键信号说明：
CONVST A/B：启动转换信号，同时触发 8 通道同步采样
BUSY：转换进行中指示，转换完成后拉低
CS + RD：读取数据控制信号
OS0-OS2：过采样倍率配置（200kSPS ~ 3.125kSPS）
RANGE：输入范围选择（±5V 或 ±10V）
软件架构
整个驱动分为三层：
采样流程
核心驱动解析
1. 设备结构体
structad7606_device{ structrt_adc_deviceadc_dev; // 继承 ADC 设备 rt_adc_device_tfb_dev; // FlexBus ADC 句柄 structrt_device*dev; // 平台设备 structrt_dma_chan*dma_chan; // DMA 通道
// GPIO 引脚定义 rt_uint32_tcs_pin, rd_pin, rst_pin; rt_uint32_tbusy_pin, range_pin; rt_uint32_tcva_pin, cvb_pin; rt_uint32_tos0_pin, os1_pin, os2_pin;
// 配置参数 rt_uint32_toversampling; // 过采样倍率 rt_uint32_trange; // 输入范围
// 采样状态 rt_sem_tdata_sem; // 数据就绪信号量 rt_thread_tsample_tid; // 采样线程 volatilert_bool_tdata_ready; // 数据就绪标志
// DMA 配置 rt_bool_tdma_enable; rt_uint16_t*dma_data; // DMA 源缓冲区 structrt_adc_dma_cfgdma_cfg; // DMA 目标配置};
2. 硬件定时器触发采样
采样时机由硬件定时器精确控制，避免了软件延时带来的抖动：
staticrt_err_tad7606_hwtimer_timeout(rt_device_tdev,rt_size_tsize){ structad7606_device*ad_dev = (structad7606_device *)dev->user_data;
if(ad_dev && ad_dev->enabled) { // 拉低 CONVST A/B，启动同步采样 rt_pin_write(ad_dev->cva_pin, PIN_LOW); rt_pin_write(ad_dev->cvb_pin, PIN_LOW); rt_hw_us_delay(1); // 脉宽至少 1μs rt_pin_write(ad_dev->cva_pin, PIN_HIGH); rt_pin_write(ad_dev->cvb_pin, PIN_HIGH); } returnRT_EOK;}
采样频率配置（通过设备树或源码设置）：
过采样 |
实际采样率 |
说明 |
无 |
200kSPS |
最高速，适合高速信号 |
×2 |
100kSPS |
2倍过采样，降低噪声 |
×4 |
50kSPS |
4倍过采样 |
×8 |
25kSPS |
8倍过采样 |
×16 |
12.5kSPS |
16倍过采样 |
×32 |
6.25kSPS |
32倍过采样 |
×64 |
3.125kSPS |
最高精度 |
3. BUSY 中断处理
BUSY 信号下降沿触发中断，表示一次转换完成：
staticvoidad7606_busy_isr(void*args){ structad7606_device *ad_dev = (structad7606_device *)args;
if(ad_dev && ad_dev->enabled) { // 释放信号量，唤醒采样线程读取数据 rt_sem_release(ad_dev->data_sem); }}
4. DMA 数据传输
采样线程检测到 BUSY 信号后，读取数据并通过 DMA 传输：
staticvoidad7606_sample_entry(void*parameter){ // ... 初始化代码 ...
while(ad_dev->sample_run) { // 等待 BUSY 中断释放信号量 if(rt_sem_take(ad_dev->data_sem, timeout) == RT_EOK) { // 读取 8 通道数据 for(inti =0; i < AD7606_MAX_CHANNELS; i++) { rt_pin_write(ad_dev->cs_pin, PIN_LOW); rt_pin_write(ad_dev->rd_pin, PIN_LOW); ad_dev->data[i] = (rt_uint16_t)rt_adc_read(ad_dev->fb_dev, i); rt_pin_write(ad_dev->rd_pin, PIN_HIGH); rt_pin_write(ad_dev->cs_pin, PIN_HIGH);
// 写入 DMA 缓冲区 if(ad_dev->dma_enable && ad_dev->dma_data) { ad_dev->dma_data[dma_index++] = ad_dev->data[i]; } }
// DMA 传输触发 if(ad_dev->dma_enable && dma_index ==0) { // 刷新 CPU Cache（确保 DMA 看到最新数据） rt_hw_cpu_dcache_ops(RT_HW_CACHE_FLUSH, ad_dev->dma_data, buffer_len);
// 配置并启动 DMA ret =rt_dma_prep_memcpy(dma_chan, src, dst, buffer_len); rt_dma_chan_start(dma_chan);
// 等待 DMA 完成 rt_event_recv(dma_event, EVENT_DMA_DONE, RT_EVENT_FLAG_AND | RT_EVENT_FLAG_CLEAR, timeout, RT_NULL);
// 无效化目标 Cache（确保 CPU 读取到正确数据） rt_hw_cpu_dcache_ops(RT_HW_CACHE_INVALIDATE, dst_addr, buffer_len); } } }}
5. DMA 配置
caseRT_ADC_CMD_DMA_START:{ // 请求 DMA 通道 ad_dev->dma_chan =rt_dma_chan_request(ad_dev->dev, RT_NULL);
// 创建事件用于 DMA 完成通知 _ad7606_dma_event =rt_event_create("ad7606_event", RT_IPC_FLAG_FIFO);
// 分配 DMA 源缓冲区 ad_dev->dma_data = (rt_uint16_t*)rt_calloc(1, buf_len);
// 配置 DMA（内存到内存拷贝模式） structrt_dma_slave_configdma_cfg = { .direction = RT_DMA_MEM_TO_MEM, .src_addr = (rt_ubase_t)ad_dev->dma_data, .dst_addr = (rt_ubase_t)adc_dma_cfg->dst_addr, }; rt_dma_chan_config(ad_dev->dma_chan, &dma_cfg);
ad_dev->dma_enable = RT_TRUE; break;}
应用层示例
Shell 命令
intadc_vol_show(intargc,char*argv[]){ // 启动采集线程 _adc_thread = rt_thread_create("adc_vol", _adc_vol_show_thread, RT_NULL,2048,16,10); rt_thread_startup(_adc_thread);}MSH_CMD_EXPORT(adc_vol_show, ad7606 voltage read sample);
数据格式转换
AD7606 输出 16 位补码格式，需要转换为实际电压值：
// 16 位补码转电压值（±5V 量程）voltage = (raw_val *5000) /32767; // 单位：mV
VOFA+ 数据协议
使用 FireWater 引擎，每行数据格式：
ch1,ch2,ch3,ch4,ch5,ch6,ch7,ch8\r\n
例如：
2.500,-1.234,0.000,3.456,-5.123,10.000,0.000,0.000\r\n
运行示例
msh />adc_vol_showadc_vol_showisrunning
预期结果：
串口 3 输出数据流
VOFA+ 显示 8 通道波形
注意事项
1. Cache 一致性
RK3506 采用 Cortex-A7 内核，带有 L1/L2 Cache。DMA 传输前后必须处理 Cache：
// DMA 传输前：刷新源缓冲区，确保数据写入主存rt_hw_cpu_dcache_ops(RT_HW_CACHE_FLUSH, src,len);// DMA 传输后：无效化目标缓冲区，强制从主存读取rt_hw_cpu_dcache_ops(RT_HW_CACHE_INVALIDATE, dst,len);
2. 信号完整性
FlexBus 并行总线速率较高，务必注意：
●使用短而等长的排线
●相邻数据线之间保持地线隔离
●确保参考地平面完整
3. 输入保护
AD7606 的 ±10V 输入范围已内置保护二极管，但：
●严禁输入超过 ±25V
●热插拔时务必断电操作
扩展应用
1. 电力谐波分析
// 采集一个周期的电压信号（50Hz）#defineSAMPLE_RATE 10000 // 每通道 10kSPS#defineSAMPLE_CYCLE 200 // 50Hz 一个周期需要 200 个点for(inti =0; i < SAMPLE_CYCLE; i++) { voltage[i] = read_adc_channel(0); // 读取电压通道} // FFT 变换得到各次谐波分量fft_analyze(voltage, SAMPLE_CYCLE);
2. 多点温度采集
配合热电偶或 RTD 传感器，可实现高精度温度监控：
// 8 通道温度采集（需外接多路模拟开关）#defineTHERMOCOUPLE_GAIN 1000 // 热电偶放大倍数for(inti =0; i < 8; i++) { temp[i] = (voltage[i] / THERMOCOUPLE_GAIN) / 0.041; // K 型热电偶}
总结
FlexBus + AD7606 + DMA 方案为嵌入式平台提供了企业级数据采集能力：
200kSPS 高速采样，满足大多数工业应用需求
8 通道同步采样，无相位延迟
DMA 数据搬运，CPU 几乎零介入
硬件定时器触发，采样精度高、抖动小
可配置过采样，灵活平衡速度与精度
完整示例代码已集成到睿擎v2605版本SDK，硬件扩展板也即将发布，敬请期待！
