基于CPLD和浮点放大器的数据采集系统设计.doc

2012-07-19#############2012-07-19#####2#0#1#2-07-19######## 马云峰 ( 潍坊学院, 山东 潍坊 261061) 摘要: 采用浮点放大器和 CPLD 设计了多通道数据采集系统。其中浮点放大器根据输入信 号范围, 选择适当的放大倍数, 保证了数据采集系统的动态测量范围; CPLD 具有丰富的 内部资源和大量 I/O 管脚, 处理速度快, 可实现灵活多变的控制流程; 双端口 RAM 作为 A/D 转换与 CPU 之间的桥梁, 为高速数据吞吐提供了有力的硬件支持; 结合以上几方面 的优势, 系统总体上实现了高速、高精度数据采集。 关键词: CPLD; 浮点放大器; 双端口 RAM; 数据采集 中图分类号: TP274 文献标识码: B 文章编号: 1001- 1390( 2007) 07- 0053- 04 Design of data acquisition system based on CPLD and float- point amplifier MA Yun- feng (Weifang University, Weifang 261061,Shandong, China) Abstr act : Based on float- point amplifier and CPLD, the multi- channel data acquisition sys- tem has been designed. According to input signal range, the float - point amplifier enlarges suitable multiples to ensure the dynamic extension; The CPLD have abundant internal re- source and lots of I/O pins and its processing speed is quick, then it can realize flexible con- trol process; As a bridge between CPU and A/D convertor, the dual port RAM provides hard- ware support for high- speed data transmission; Combining above several advantages, the sys- tem achieves data acquisition in high speed and high accuracy. Key wor ds : CPLD; float- point amplifier; dual port RAM; data acquisition 0 引 言 在某些控制系统中, 其数据采集除了要满足最基 例, 其标度因数大约为 6mV/°/s, 动态测量范围 500°/s, 随机漂移 10°/h。若想测量到静态时的随机漂移误差, 必须能分辩出 0.017mV 的电压, 若取 A/D 的输入电压 范围为±5V, 则需要的 A/D 转换器位数高达 23 位。然 而普通的高位数 A/D 在转换精度和速度上难以兼顾, 例如目前市场上∑- Δ型串行输出 24 位 A/D。其转换 时间都在 ms 级, 不能满足多路高速数据采集的要求; 转换速度较快的并行输出 A/D 性价比高的多数为 16 位 A/D。为了在较低成本的前提下仍能获得较高的动 态范围和采集速度, 应用浮点放大技术是一种较好的 本的精度和速度要求外, 还必须在动态范围、分辨率 等指标上满足要求。对于高速数据采集系统, 需要经 常对外设 A/D 芯片进行 I/O 操作, 若采用 CPU 引脚直 接控制 A/D 转换器工作, 会占用较多的 CPU 时间和 硬件资源, 影响 CPU 执行复杂控制算法的速度。本设 计采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现数据采集, 将 转 换 结 果 放 于 双 端 口 RAM 中 , CPU 随 时 从 双 端 口 RAM 中读取转换结果, 很大程度上提高系统的数据 2012采-集0速7度-。19#############2012-07实-现1方9案#。####2#0#1#2-07-19########  ! #$ ! # ! # $ A/D! ! # PGA AD676 ! ! C ! P ! # ! ! U ! ADS7800 ! # ! # ! ! ! # ! # EPM7128 AD1154 AD7501 ! # ! # $% 图 1 带浮点放大