基于ARM和CPLD的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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3 CPLD模塊
該設(shè)計(jì)中采用ALTERA公司的EPM7128S, 它實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制邏輯。主要有下面幾個(gè)控制模塊電路構(gòu)成：
● 時(shí)鐘控制電路，提供A/D轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘信號(hào)（ACLK）,該信號(hào)同時(shí)提供了給存儲(chǔ)器的WR,以控制整個(gè)系統(tǒng)的采樣頻率。
● 地址產(chǎn)生電路，生成SRAM的地址控制信號(hào)，每寫完一次SRAM, 地址自動(dòng)加1。
● 地址總線切換電路，對(duì)內(nèi)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(chǔ)器。當(dāng)處于寫存儲(chǔ)器時(shí)，存儲(chǔ)器的地址由內(nèi)部地址發(fā)生器發(fā)生；當(dāng)處于LPC2214讀存儲(chǔ)器時(shí)，存儲(chǔ)器的地址由LPC2214的地址總線提供。
● 數(shù)據(jù)總線切換電路，對(duì)A/D的數(shù)據(jù)線和LPC2214的數(shù)據(jù)總線進(jìn)行切換，當(dāng)寫數(shù)據(jù)時(shí)，使數(shù)據(jù)從A/D輸出到存儲(chǔ)器，讀數(shù)據(jù)時(shí)，使數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器讀到LPC2214的數(shù)據(jù)總線。
● 地址譯碼及邏輯控制電路，完成對(duì)系統(tǒng)地址總線的譯碼，產(chǎn)生各種必須的控制信號(hào)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/188978.htm
圖2 信號(hào)調(diào)理電路
4 MCU模塊
該設(shè)計(jì)中采用Philips公司的LPC2214的微處理器，用它來(lái)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、處理操作，并作為系統(tǒng)與上位機(jī)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(duì)價(jià)格及功耗敏感的場(chǎng)合。LPC2214在ARM7TDMI核的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了一系列通用外圍器件，使其特別適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問(wèn)控制，由于內(nèi)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(zhuǎn)換器、嵌入式軟MODEM以及其他類型的應(yīng)用。
5 ARM與網(wǎng)卡芯片接口設(shè)計(jì)
為使采集到的數(shù)據(jù)或處理后的數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，需在系統(tǒng)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(duì)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上即可，此方法的通用性較強(qiáng)，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(yīng)用而設(shè)計(jì)的，不是特別適用于工業(yè)領(lǐng)域。故該設(shè)計(jì)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(nèi)部集成了DMA控制器，ISA總線控制器和16KB SRAM，網(wǎng)路PHY收發(fā)器。用戶可以通過(guò)DMA方式把需要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入片內(nèi)SRAM中，讓芯片自動(dòng)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去；而芯片在接受到數(shù)據(jù)后，用戶也可以通過(guò)DMA方式將其讀出。
系統(tǒng)基本工作原理
數(shù)據(jù)采集器置于被監(jiān)控的設(shè)備處，對(duì)傳送過(guò)來(lái)的模擬信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，LPC2214啟動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集，CPLD控制器輸出一個(gè)脈沖給A/D轉(zhuǎn)換器的CLK端，使其開(kāi)始第n次A/D轉(zhuǎn)換，同時(shí)將CPLD內(nèi)部地址發(fā)生電路產(chǎn)生的地址信號(hào)經(jīng)地址選擇器直接送到存儲(chǔ)器，A/D轉(zhuǎn)換器所采集到的第n-3次的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)總線直接輸入到存儲(chǔ)器中保存。
評(píng)論