基于AVR和CPLD的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　將程序下載至CPLD中運(yùn)行調(diào)試，經(jīng)過(guò)對(duì)電路的調(diào)試和測(cè)量，控制8通道A／D同時(shí)轉(zhuǎn)換的狀態(tài)機(jī)產(chǎn)生的示波器時(shí)序波形如圖5所示，其中，0、1、2、3、4分別對(duì)應(yīng)的是圖3中的CONVST、EOC、EOLC、CS、RD，而第5通道是對(duì)FIF0的寫(xiě)信號(hào)。從示波器顯示的波形圖可以看出產(chǎn)生的8個(gè)連續(xù)的脈沖對(duì)應(yīng)位置完全滿(mǎn)足圖3所要求的時(shí)序要求，也就是說(shuō)在控制器同時(shí)控制8路信號(hào)的采集時(shí)不會(huì)出現(xiàn)時(shí)序混亂的情況。由此可知，采用本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的采集程序可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)采集的要求，并且根據(jù)采集的脈沖寬度分析可知該系統(tǒng)能滿(mǎn)足采集速度為10 Mb／s的設(shè)計(jì)要求。

　　2．2 控制Flash存儲(chǔ)程序設(shè)計(jì)

　　4個(gè)Flash存儲(chǔ)器的流水線(xiàn)工作原理如圖2所示，對(duì)單獨(dú)的每一片F(xiàn)lash來(lái)說(shuō)每一次存儲(chǔ)都是在上一次存儲(chǔ)過(guò)程中加載完成后進(jìn)行，而對(duì)于由4片F(xiàn)lash存儲(chǔ)器組成的整個(gè)系統(tǒng)，它一直在加載存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，這樣可以保證存儲(chǔ)速度大于采集速度，從而保證存儲(chǔ)過(guò)程中不會(huì)因單片F(xiàn)lash存儲(chǔ)速度慢而造成丟失數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)Flash存儲(chǔ)的主要程序：

　　在數(shù)據(jù)加載期間本系統(tǒng)應(yīng)采用DMA傳輸控制方式，即：每當(dāng)FIF0的半滿(mǎn)標(biāo)志信號(hào)HF產(chǎn)生一次有效電平時(shí)，ATmegal62就啟動(dòng)一次中斷，在中斷程序中，ATmegal62將產(chǎn)生NAND Flash命令和有效地址，以及啟動(dòng)DMA控制器。一旦DMA控制器啟動(dòng)，ATmegal62就將轉(zhuǎn)入后臺(tái)進(jìn)行有效地址的運(yùn)算等，從而參與數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程，整個(gè)數(shù)據(jù)從FIFO到Flash存儲(chǔ)器的傳輸過(guò)程是由CPLD內(nèi)部編寫(xiě)的DMA控制器控制完成。啟動(dòng)一次DMA控制器傳輸一頁(yè)2048個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，一次中斷完成16 K字節(jié)的傳輸。其示波器時(shí)序如圖6所示：第0，1，2，3通道是FIF0的讀數(shù)據(jù)時(shí)序波形，第4通道是Flash的寫(xiě)通道時(shí)序波形。

　　3 結(jié)論

　　通過(guò)使用AVR和CPLD編程，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種成本低且可實(shí)現(xiàn)10 Mb／s以上并行采集數(shù)據(jù)率的高速數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)。在分析MAXl308特性及轉(zhuǎn)換時(shí)序的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)完成了A／D轉(zhuǎn)換器及其外圍電路，并通過(guò)調(diào)試可知時(shí)序穩(wěn)定。通過(guò)VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了采集模塊、控制與存儲(chǔ)模塊和Flash存儲(chǔ)功能。在完成硬件連接后調(diào)試，試驗(yàn)結(jié)果顯示，該設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)低成本高速采集，多路同時(shí)采集速度大于10 Mb／s采集系統(tǒng)，具有一定的實(shí)用價(jià)值。