论文-基于cpld的高速数据采集系统

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1、1引言摘要本文针对高速数据采集的设计,介绍高速数据采集卡的硬件结构及工作原理,讲述CPLD在数据采集与数据存储的时序控制的VHDL模块设计，给出各控制模块的VHDL源程序。文章针对电路高速时产生的一些问题进行分析，讨论用于指导ＰＣＢ布局、布线约束规则的过程及思路,并给出高速采集卡电路的PCB设计版图。此数据采集卡AD转换速率为30Mhz，数据缓存1M，并通过单片机于计算机通信进行数据处理。文章总将同时介绍高速采集卡电路用到的数模转换芯片TLC5540,编程器件EPM7128,存储芯片CY7C1049和单片机89S52等集成电路的特点与

2、工作原理，并对整个高速数据采集卡的设计过程中遇到的问题做出经验总结。关键词：CPLDVHDL高速数据采集卡1引言1引言ABSTRACTThispaperisaboutthehigh-speeddataacquisitioncard.Itwilldescribesthehardwarestructureandworkingprincipleofthehigh-speedacquisitioncard,andtheVHDLmoduledesignonCPLDaboutthetimeseriescontrolondatacollection

3、anddatastore.Itwillalsoshowalloftheprogramlists.Inthisarticle,itwillanalysessomeproblemofthehigh-speedcircuits.ItwilldiscussthemethodofPCBwiringdesign.Onthedatacollectioncard,A/Dspeedis30MHz,databufferis1MHz.Datacommunicatewiththeexternaldevicebysinglechipmicrocomputer.

4、ThispaperwillalsointroductiveTLC5540,EMP7128,CY7C1049and89S52ICcharacterandworkprinciple,andsummarizetheexperienceofthedesign.KEYWORDS:CPLDVHDLhigh-speeddataacquisitioncard;1引言1引言目录引言1第一章TLC5540A/D转换电路31.1模拟信号与数字信号简介31.2TLC5540性能特点31.3TLC5540引脚与工作原理4第二章AT89S52单片机62.1结构与

5、特点62.2定时器/计数器82.3中断9第三章CPLD复杂逻辑编程器件103.1CPLD概述103.2MAX7000系列性能简介103.3MAX7000的编程下载13第四章CY7C1049存储器件164.1存储器简介164.2CY7C1049性能特点与工作原理16第五章软件设计205.1VHDL硬件描述设计简介205.2CPLD在数据采集卡中的工作原理215.3CPLD描述设计及模块划分22第六章硬件设计286.1ProtelDXP背景概况286.2ProtelDXP的强大功能特点简介286.3印刷电路板设计系统PCB的特点306.4

6、数据采集卡原理图设计311引言6.5印刷电路板设计系统PCB32特别感谢36参考文献371引言引言随着数字时代的到来，数字技术的应用已经渗透到了人类生活的各个方面。现代工业生产和科学研究对数据采集的要求日益提高，在瞬态信号测量、信号处理等一些高速、高精度的测量中，需要进行高速数据采集。高速数据采集系统目前已在雷达、声纳、软件无线电、瞬态信号测试等领域得到广泛应用。它的关键技术是高速ＡＤＣ技术、数据存储与传输技术和抗干扰技术。对高速采样数据存储的性能要求：一是高速性，现在高速数据采集中所用的ＡＤＣ已达到几十甚至几百ＭＳＰＳ的水平，这就要

7、求采样数据存储器的速度也要与之匹配，也就是采用高速缓存；二是大容量，其原因是高速数据采集会产生巨大的数据流.现在通用的高速数据采集卡一般多是PCI卡或ISA卡，存在以下缺点：安装麻烦；价格昂贵；受计算机插槽数量、地址、中断资源限制，可扩展性差；复杂可编程逻辑器件CPLD的应用，为这些问题的解决提供了一种好的办法。从电子ＣＡＤ、电子ＣＡＥ到电子设计自动化（ＥＤＡ），随着设计复杂程度的不断增加，设计的自动化程度越来越高。目前，ＥＤＡ技术作为电子设计的通用平台，逐渐向支持系统级的设计发展；数字系统的设计也从图形设计方法向硬件描述语言设计方法

8、发展。可编程器件在数字系统设计领域得到广泛应用，不仅缩短了系统开发周期，而且利用器件的现场可编程特性，可根据应用的要求对器件进行动态配置或编程，简单易行地完成功能的添加和修改。利用CPLD芯片本身集成的上万个逻辑门和EA