基于FPGA的數據采集控制模塊設計

0 引 言
數據采集和控制系統是對生產(chǎn)過(guò)程或科學(xué)實(shí)驗中各種物理量進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、測試和反饋控制的閉環(huán)控制，它在工業(yè)控制、軍事電子設備、醫學(xué)監護等許多領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)重要作用。其中，數據采集部分尤為重要，而傳統的數據采集系統，通常采用單片機或DSP作為控制器，用以控制ADC、存儲器和其他外圍電路的工作，使得采集速度和效率降低。近年來(lái)，微電子技術(shù)，如：大規模集成電路和超大規模集成電路技術(shù)的發(fā)展，為數據采集系統的發(fā)展提供了良好的物質(zhì)基礎。從而使器件向模塊化和單片化發(fā)展，使所用軟件均向實(shí)時(shí)高級語(yǔ)言和軟件模塊化發(fā)展，接口向標準化發(fā)展。由于FPGA時(shí)鐘頻率高，內部延時(shí)小，全部控制邏輯均由硬件完成，速度快，效率高，同時(shí)它有非常強大的硬件描述語(yǔ)言和仿真工具，方便檢驗結果的正確性?；谝陨峡紤]，在設計中采用FPGA作為控制處理器。而VGA接口的設計，更突出了該模塊的兼容性，更易于采集數據的直觀(guān)表現。

1 系統總體設計方案
完整的數據采集過(guò)程通常由數據的通道選擇、采樣、存儲、顯示構成，有時(shí)也要對數據進(jìn)行適當的處理。其中，控制模塊起到了核心作用，他作為控制信號產(chǎn)生和處理的中樞對這些外圍電路進(jìn)行著(zhù)實(shí)時(shí)的監控和管理。設計過(guò)程中采用FPGA作為控制器，完成對A／D轉換器的控制，并將采集到的數據存儲到一定的存儲單元．通過(guò)VGA接口協(xié)議，最后在顯示器上顯示。具體涉及的外圍電路中，數據采集部分主要應用ADC0809作為數據采集芯片，對輸入的模擬量進(jìn)行A／D轉換；數據緩存部分應用6116作為存儲芯片，用來(lái)緩存0809采集的數據；按鍵控制部分利用8個(gè)按鍵來(lái)控制0809的轉換通道選擇；圖形顯示部分輸出標準的VGA信號，使用CRT顯示器，以顯示實(shí)時(shí)波形。由于在設計中對外部器件進(jìn)行控制的控制器都是由FPGA完成的，FP-GA的工作量很大，因此所采用的FPGA芯片為FLEX系列中30萬(wàn)門(mén)的EPF10K30。

2 基于FPGA的主控模塊的實(shí)現
主控制器的工作原理如圖1所示。