基于CPLD的低速单片机高速数据采集系统设计

"该文介绍了一种基于等效采样技术的高速数据采集系统，采用CPLD和单片机实现低成本高速数据采集，适用于数字示波器等电子设备的输入通道。" 本文探讨了一种创新的设计方案，通过等效采样技术，实现了高速数据采集功能，而无需使用昂贵的高速器件。这种技术特别适用于那些需要降低成本但又希望实现高速性能的电子系统。在传统的高速数据采集系统中，通常会依赖高速和价格较高的组件，但该系统采用可编程逻辑器件（CPLD）和单片机（MCU），尤其是51单片机，来实现这一目标，提高了性价比。 系统的核心是将CPLD用于实时数据采集控制和存储，而单片机则负责管理和配置CPLD以及设定输入通道的增益。CPLD能够处理高达1M Sa/s的实时采样速率，并实现超过200M Sa/s的等效采样速率。触发电路设计为内部触发，对上升沿敏感，触发电平可调，增强了系统的灵活性和适应性。 系统架构包括四个主要部分：由单片机主导的主控模块，CPLD驱动的时序控制模块，输入信号调理模块，以及采样/保持模块。主控模块由MCU组成，负责整体协调和CPLD的管理；时序控制模块则由CPLD实现，它产生A/D转换所需的控制信号和采样保持脉冲；输入信号调理模块对输入信号进行放大，并生成触发脉冲；采样/保持模块确保在A/D转换期间信号的稳定性。 等效采样技术是系统设计的关键创新点，它允许系统在不提高硬件成本的情况下，实现高速数据采集。通过CPLD的智能控制，系统可以在低速单片机的支持下，有效地处理高速数据流，降低了整个系统的复杂性和成本，对于低端数字存储示波器的开发和普及具有重要意义。 这种基于等效采样技术的高速数据采集系统提供了一种经济高效的解决方案，尤其适用于那些预算有限但需求高性能数据采集的项目。通过结合单片机的控制能力和CPLD的高速处理能力，设计出的系统既具备高速数据采集的能力，又具有良好的成本效益，展示了在电子设计领域的创新思维。