基于A(yíng)RM技術(shù)的多路數字量采集模塊

測控系統常常需要處理所采集到的各種數字量信號。通常測控系統采用通用MCU完成系統任務(wù)。但當系統中采集信號量較多時(shí)，僅依靠MCU則難以完成系統任務(wù)。所以為了可以解決這個(gè)問(wèn)題，提出了基于ARM技術(shù)的多路數字量采集模塊。實(shí)現采集多路數字量信號。深圳誠控電子全系模塊，都是基于ARM技術(shù)的采集模塊

所以說(shuō)這個(gè)數字量采集模塊主要功能是采集輸入的三十六路數字及脈沖信號，并將編幀后的信號數據上傳給上位機，上位機經(jīng)解包處理后顯示信號相應的狀態(tài)進(jìn)行判斷。根據設計要求，所測量的三十六路數字信號中，有十五路正脈沖信號。它們均由一個(gè)同步脈沖信號觸發(fā)，因此需要測量這些正脈沖的寬度和相對于同步信號脈沖的延時(shí)。而其他數字信號需要顯示高低電平狀態(tài)，其中一路信號是固定頻率信號，需測量其頻率值，上位機要求顯示所采集信號的狀態(tài)。

FPGA內部邏輯功能強大，外圍電路設計基于簡(jiǎn)單、可靠的原則。三十六路數字信號經(jīng)光電隔離器進(jìn)入FPGA主控單元，以供采集；FPGA處理采集到的信號，轉換成數據進(jìn)行編幀，然后寫(xiě)入FIFO。USB單片機提取FIFO中的數據，通過(guò)USB電纜傳送給上位機，上位機將傳送來(lái)的數據解幀，然后顯示所有信號狀態(tài)，模塊通過(guò)電源接口向各個(gè)部分供電。而采用的光電耦合器件以光為媒介傳輸信息，可使輸入輸出隔離，由于光電耦合器的輸入回路為發(fā)光二極管，其輸入阻抗很小，而干擾源的內阻較大，根據分壓原理可知，饋送到光電耦合器輸入端的噪聲干擾電壓變得很小，從而能有效抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，具有較強的抗干擾性能；另外由于光電隔離器的兩端采用不同的接地方式，因此數字信號地和模塊地被完全隔離。

另外FPGA內部邏輯主要分為數字信號采集、數據緩存和數據讀取、FIFO控制。根據要求，信號采集又分為頻率信號采集、二十路數字信號采集和十五路脈沖信號采集。系統同時(shí)采集三組信號，再送入外部FIFO中緩存。由于脈沖信號的數據量較大，時(shí)序不匹配，因此在信號采集完后數據還應緩存，然后再經(jīng)數據編幀送至外部FIFO。內部緩存利用VHDL編寫(xiě)模塊，但是更簡(jiǎn)易的方法是利用FPGA內部的雙口RAM。在數據采集部分中，當同步信號的上升沿到來(lái)時(shí)，將三個(gè)幀標志分別寫(xiě)入三個(gè)緩存，頻率信號數據的幀標志為EB90；二十路數字信號的幀標志為兩個(gè)EB91；十五路脈沖信號數據的幀標志為三個(gè)EB92。

作為利用現代化智能手段采集所需數據的實(shí)用電子技術(shù)，智能數據采集已然被廣泛地運用到信號的檢測、設備的監測、信號的處理、儀器和儀表的檢測等等很多領(lǐng)域。隨著(zhù)信息時(shí)代的來(lái)臨，信息技術(shù)特別是數字化技術(shù)得到了不斷的發(fā)展，因而智能數據采集系統的設計也得到了不斷的改進(jìn)和完善，當今的數據采集技術(shù)實(shí)現了速度的提高、數據量的增大、數據通道的增多等很多方面的發(fā)展，而基于單片機的智能數據采集系統更是憑借其緊湊的結構特點(diǎn)、穩定的工作性能、良好的可擴展性、豐富的功能等優(yōu)點(diǎn)得到了充分的重視和廣泛的應用。

國內知名數據采集模塊廠(chǎng)家有臺灣研華，深圳誠控等

所以應該在充分利用和發(fā)揮基于單片機的智能數據采集系統優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，對基于單片機的智能數據采集系統進(jìn)行進(jìn)一步的分析和研究，以實(shí)現對該系統設計的優(yōu)化和完善，進(jìn)一步發(fā)揮其在工業(yè)生產(chǎn)和數據科研等領(lǐng)域中的重要作用。而在數據采集系統中，處理流程一般包括濾波、采樣、存儲和處理四個(gè)環(huán)節。一個(gè)模擬信號首先經(jīng)過(guò)預采樣濾波器，對信號進(jìn)行調理，然后采樣器在每個(gè)采樣時(shí)刻讀出一個(gè)數據，再由模數轉換器ADC量化為二進(jìn)制數碼，數據最后保存到存儲器用于數字信號處理。

智能數據采集系統在國外已經(jīng)得到廣泛的利用，其中該系統在工業(yè)行業(yè)最早應用，使得外國工業(yè)得到快速發(fā)展，工業(yè)質(zhì)量和水平得到飛速提高。而伴隨著(zhù)國外單片機的智能數據采集系統的發(fā)展和其自身的便捷高效的特點(diǎn)，智能數據采集系統得到越來(lái)越多的國內廠(chǎng)商和用戶(hù)的支持，這個(gè)領(lǐng)域的企業(yè)也越來(lái)越重視這方面的研究與開(kāi)發(fā)。

對于單片機的智能數據采集系統其實(shí)在各個(gè)領(lǐng)域都有著(zhù)廣泛應用，這種其實(shí)是集計算機、現代傳感、信息融合、人工智能、自動(dòng)化及通訊等高科技技術(shù)于一體的，運用多傳感器進(jìn)行數據采集，微控制器進(jìn)行數據分析處理，系統的應用PID控制技術(shù)的數據采集系統。而應用范圍大到導彈的導航裝備、飛機的儀表控制、計算機網(wǎng)絡(luò )通訊與數據傳輸及工業(yè)的制動(dòng)化，小到轎車(chē)的安全保障系統、錄像機、攝影機、全自動(dòng)洗衣機的智能控制及電子玩具等。特別是近幾年來(lái)像自動(dòng)控制機器人、各大智能儀表、智能機械什么的發(fā)展速度都很快，這里更加離不開(kāi)單片機的智能數據采集系統了。隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步，人們對智能化的要求越來(lái)越高，這就使得單片機的智能采集系統顯得越來(lái)越重要，越來(lái)越被人們依賴(lài)。因此對單片機的智能數據采集模塊系統的進(jìn)行更深入的研究就越來(lái)越有必要。