CPLD与FIFO构建的多通道高速数据采集系统

"基于CPLD和FIFO的多通道高速数据采集系统的研究，利用可编程逻辑器件CPLD控制数据采集流程，结合FIFO存储器实现高速数据传输和处理，确保数据采集的实时性和效率。" 本文主要探讨了一种基于复杂可编程逻辑器件（CPLD）和FIFO（先进先出）存储器的多通道高速数据采集系统的设计方法。在数据采集过程中，模拟信号首先通过低通滤波器预处理，然后由采样保持器（S/H）进行采样保持。多路开关（Multi-channel Switches）负责将多个通道的模拟信号分时切换到数模转换器（ADC）进行转换。这个过程中，CPLD器件起到了关键的控制作用，它在数字信号处理器（DSP）的触发下，控制各个通道的采样顺序，并将采样数据送入FIFO。 FIFO存储器LH5496(H)是SHARP公司的一款512×9位双端口存储器，支持异步读写操作，具有“全空”、“全满”、“半满”状态标志，防止数据溢出或丢失。通过扩展逻辑电路，可以级联多片FIFO以增加字宽和容量深度，同时不增加额外延迟。在系统中，当DSP在每个采样周期结束时，从FIFO读取数据并复位FIFO，CPLD则继续进行硬件时序控制，实现采样与数据处理的并行化，提高了系统的整体性能。 在LH5496(H)芯片中，DO～D8为数据输入，Qo～Q8为数据输出，／RS用于复位，／W和／R分别表示写操作和读操作的使能，FL／RT用于首次加载或重新发送，而／xO／HF、／FF和／EF则分别指示FIFO的状态，如半满、全满或为空。由于FIFO内部管理存储单元的地址顺序，因此在操作时不需要外部提供地址信息，简化了系统设计。 这种基于CPLD和FIFO的多通道高速数据采集系统设计，通过合理的硬件架构和实时的数据处理机制，有效地解决了高速数据采集中的实时性问题，实现了高效的多通道同步采集，且能够适应不同应用场景的需求。在实际应用中，这样的系统可以广泛应用于科研、工业自动化、信号处理等领域，对于需要大量、快速获取和处理模拟信号的系统具有很高的实用价值。