基于A(yíng)RM和CPLD的高速數據采集系統設計
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3 CPLD模塊
該設計中采用ALTERA公司的EPM7128S, 它實(shí)現整個(gè)系統的控制邏輯。主要有下面幾個(gè)控制模塊電路構成：
● 時(shí)鐘控制電路，提供A/D轉換器的時(shí)鐘信號（ACLK）,該信號同時(shí)提供了給存儲器的WR,以控制整個(gè)系統的采樣頻率。
● 地址產(chǎn)生電路，生成SRAM的地址控制信號，每寫(xiě)完一次SRAM, 地址自動(dòng)加1。
● 地址總線(xiàn)切換電路，對內部地址發(fā)生器和LPC2214產(chǎn)生的兩組地址進(jìn)行切換，提供給存儲器。當處于寫(xiě)存儲器時(shí)，存儲器的地址由內部地址發(fā)生器發(fā)生；當處于LPC2214讀存儲器時(shí)，存儲器的地址由LPC2214的地址總線(xiàn)提供。
● 數據總線(xiàn)切換電路，對A/D的數據線(xiàn)和LPC2214的數據總線(xiàn)進(jìn)行切換，當寫(xiě)數據時(shí)，使數據從A/D輸出到存儲器，讀數據時(shí)，使數據從存儲器讀到LPC2214的數據總線(xiàn)。
● 地址譯碼及邏輯控制電路，完成對系統地址總線(xiàn)的譯碼，產(chǎn)生各種必須的控制信號。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/188978.htm
圖2 信號調理電路
4 MCU模塊
該設計中采用Philips公司的LPC2214的微處理器，用它來(lái)對采集到的數據進(jìn)行存儲、顯示、處理操作，并作為系統與上位機溝通的橋梁。LPC2214是基于ARM7TDMI核的RISC微處理器，ARM7TDMI為低功耗、高性能的16/32位核，最適合對價(jià)格及功耗敏感的場(chǎng)合。LPC2214在ARM7TDMI核的基礎上擴展了一系列通用外圍器件，使其特別適用于工業(yè)控制、醫療系統、訪(fǎng)問(wèn)控制，由于內置了寬范圍的串行通信接口，使其也非常適用于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉換器、嵌入式軟MODEM以及其他類(lèi)型的應用。
5 ARM與網(wǎng)卡芯片接口設計
為使采集到的數據或處理后的數據傳送到上位機，需在系統中增加以太網(wǎng)接口，通常有兩種方法：（1）ARM微處理器＋網(wǎng)絡(luò )控制器，這種方法對處理器沒(méi)有特殊的要求，只要把以太網(wǎng)芯片連接到處理器的總線(xiàn)上即可，此方法的通用性較強，不受處理器的限制；（2）采用帶以太網(wǎng)接口的ARM微處理器，但通常這種處理器往往是面向網(wǎng)絡(luò )應用而設計的，不是特別適用于工業(yè)領(lǐng)域。故該設計中選用第一種方法。
網(wǎng)路控制器RTL8019AS是目前比較常用的10Mb/s嵌入式以太網(wǎng)控制芯片，在芯片內部集成了DMA控制器，ISA總線(xiàn)控制器和16KB SRAM，網(wǎng)路PHY收發(fā)器。用戶(hù)可以通過(guò)DMA方式把需要發(fā)送的數據寫(xiě)入片內SRAM中，讓芯片自動(dòng)將數據發(fā)送出去；而芯片在接受到數據后，用戶(hù)也可以通過(guò)DMA方式將其讀出。
系統基本工作原理
數據采集器置于被監控的設備處，對傳送過(guò)來(lái)的模擬信號進(jìn)行信號調理，LPC2214啟動(dòng)系統數據采集，CPLD控制器輸出一個(gè)脈沖給A/D轉換器的CLK端，使其開(kāi)始第n次A/D轉換，同時(shí)將CPLD內部地址發(fā)生電路產(chǎn)生的地址信號經(jīng)地址選擇器直接送到存儲器，A/D轉換器所采集到的第n-3次的數據經(jīng)數據總線(xiàn)直接輸入到存儲器中保存。
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