CPLD/FPGA高速数据采集系统：ARM+USB驱动的实时解决方案

本文档探讨了EDA/PLD（电子设计自动化/可编程逻辑器件）中的基于CPLD/FPGA（复杂可编程逻辑器件/现场可编程门阵列）的高速数据采集系统的设计。传统数据采集系统依赖于单片机和PCI总线，存在运算能力不足、资源有限、安装不便以及易受电磁干扰等问题，限制了其发展。为了克服这些局限，作者提出了采用ARM32位嵌入式微处理器作为控制器，通过USB接口与上位机相连的新型设计方案。 设计的关键在于提高数据采集的精度和速度，以支持实时性要求高的应用。通过集成CPLD/FPGA作为数字逻辑平台，与ARM处理器协同工作，实现了智能控制和高效的数据处理。CPLD负责输入控制，而FPGA则负责连接系统的其他组件，提供灵活性和可重构性。这种设计方法可以简化系统结构，减少对PC机和接口速度的依赖。 系统硬件设计包括以下几个关键部分： 1. 微处理器：选用Philips公司生产的ARM32位嵌入式处理器，它具备强大的处理能力和低功耗特性，能够支持系统实时控制和高速数据处理。 2. 数字逻辑平台：由CPLD和FPGA组成，CPLD主要负责输入信号的控制，FPGA则作为核心处理单元，能够实现复杂逻辑操作和自定义功能。 3. 输入控制模块：CPLD在这里扮演着关键角色，通过对输入信号的精确管理，确保数据的准确采集。 4. 数据处理：包括A、B和C通道的输入处理、信号整形、模数转换以及采样时序控制，这些步骤都在FPGA内高效完成。 5. 用户界面：系统还配备了键盘和液晶显示器，便于用户交互和实时监控。 6. 存储器扩展：为了存储采集到的数据，系统可能需要外部存储器进行扩展，保证数据的长期保存和后续分析。 本文设计的高速数据采集系统通过采用先进的嵌入式技术，并利用CPLD/FPGA的灵活性和高效性，不仅提高了数据采集的速度和精度，还降低了对PC机资源的依赖，为实际应用提供了强大的技术支持。