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

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

struct ad7606_device

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_t dev, rt_size_t size)

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)

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)

5. DMA 配置

case RT_ADC_CMD_DMA_START:

应用层示例

Shell 命令

intadc_vol_show(int argc, char *argv[])

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）

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_show

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

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）

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）

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