基于CPLD的高速数据采集系统设计与实现

"利用可编程逻辑控制器CPLD实现数据采集系统的总体设计" 本文主要讨论了如何使用可编程逻辑控制器（CPLD）来优化数据采集系统的总体设计，特别是在一个基于ARM的导弹数字式自动驾驶仪信号处理系统中。数据采集系统在这样的高精度应用中起着关键作用，其速度和准确性直接影响整体系统的性能。 传统的数据采集方法通常依赖CPU通过软件进行模数转换控制，这种方法可能会频繁中断系统的运行，降低数据运算能力，并限制数据采集速度。为了解决这个问题，文章提出了利用CPLD进行硬件控制模数转换和数据存储的方法，以此提高系统的信号采集和处理能力。 系统总体设计方案包括一个由Verilog HDL设计的自动状态机，它控制A/D转换芯片AD7656进行转换并自动将数据存储到FIFO（First In First Out，先进先出）中。当采样数据达到预设条件时，CPLD向ARM处理器发送中断请求，ARM通过DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）进行数据读取。在CPU处理数据的同时，数据采集继续进行，实现了连续的实时数据采集和处理。 硬件设计部分，AD7656作为A/D转换芯片被选用，它具备6个16位的逐次渐进模数转换器，采样率为250kSPS，最大处理输入频率为8MHz。转换由CONVST信号和内部时钟控制，可以同时采样三对独立的转换器。AD7656的转换时序图展示了CONVST上升沿触发转换，转换完成后，BUSY信号下降，转换结果存储在输出数据寄存器中，等待被读取。 此外，系统还包括逻辑控制芯片EPM7128，FIFO芯片CY7C425以及缓冲器74LVT245。EPM7128用于实现CPLD中的控制逻辑，CY7C425提供数据缓冲，74LVT245则用于接口信号的驱动和隔离。 该设计通过CPLD硬件控制提高了数据采集系统的效率，减少了CPU的负担，实现了更高性能的数据处理，对于需要高速、高精度数据采集的领域，如导弹自动驾驶仪信号处理，具有显著的改进效果。