FPGA在智能壓力傳感器系統中的應用設計

　　3．2 數據采集控制單元的實(shí)現

　　數據采集系統(DAS)控制單元是整個(gè)系統的核心，其輸入端口及其功能：DAS_STS用于接收AD1674的STS狀態(tài)信號；DAS_IN(12位)用于接收AD1674并行12位轉換輸出；CLK，RST用作系統時(shí)鐘和RESET的信號。輸出端口DAS_RC接AD1674的R／C端，用以控制A／D轉換器的啟動(dòng)和讀數；DAS_A用作控制AD7502的A1A0通道選通信號；DAS_OUT(加通道的序號為16位)用作DAS控制單元的16位輸出數據。

　　DAS控制單元的有限狀態(tài)機(FSM)有4個(gè)狀態(tài)，分別為St0，St1，St2，St3。St0為選擇通道，啟動(dòng)A／D轉換，進(jìn)入St1狀態(tài)；St1為等待轉換結束，若轉換結束，進(jìn)入St2狀態(tài)，否則保持在St1狀態(tài)；St2為發(fā)出讀數據信號，進(jìn)入St3狀態(tài)；St3為輸出轉換數據；選擇其他通道，返回St0狀態(tài)。DAS控制單元采用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，程序的部分代碼如下所示：

　　DAS控制單元的仿真如圖4所示。圖中顯示控制單元運行正確。

　　3．3 智能傳感器系統軟件工作流程

　　系統中誤差校正和溫度補償由系統軟件控制完成。系統軟件由SoPC Builder工具中的軟件開(kāi)發(fā)工具(SDK)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。系統軟件流程如圖5所示。

　　系統上電初始化并啟動(dòng)DAS控制單元，選通每個(gè)通道并消除每個(gè)通道的隨機誤差；然后根據校正過(guò)的0通道和1通道的數值，實(shí)時(shí)計算出誤差校正因子，依據誤差校正公式(1)實(shí)時(shí)校正零點(diǎn)漂移校準和增益誤差，再根據測量得到傳感器的工作溫度，計算與標準溫度的差值，通過(guò)查表獲得傳感器溫度變化系數，最后依據溫度補償公式(5)校正測量壓力數據，并將數據輸出。

　　4 結 語(yǔ)

　　在系統的設計過(guò)程中，充分利用FPGA構建系統靈活，軟、硬件開(kāi)發(fā)相結合的特點(diǎn)，在滿(mǎn)足系統性能的基礎上，合理分配軟硬件功能，簡(jiǎn)化系統設計。FPGA把過(guò)去由分立芯片實(shí)現的系統放在單個(gè)芯片中，這種單片系統的設計，大大提高了系統的穩定性和可靠性，同時(shí)提高了系統抗工業(yè)現場(chǎng)干擾的能力。