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ISP技术在高速数据采集模块中的应

2016-04-08 01:04 摘要：提出了一种基于ISP技术实现高速数据采集的方法，给出了使用VHDL语言和原理图完成数据采集模块中地址发生器和比较电路的部分逻辑设计，只要将所设计的程序下载到可编程器件ispLSI2032中即可实现预期功能。同时，ispLSI2032器件的高密度和可编程性也提高了硬件电路的集成性、可靠性及保密性。

随着深亚微米及纳米半导体制造技术的进步，可编程逻辑器件在电路设计中的应用已十分广泛。ＩＳＰ（在系统可编程）器件是先进的可编程器件，它的优点是不需要编程器即可直接对安装在用户目标板上的ＩＳＰ器件进行编程，而且编程、调试都很方便。当产品升级换代时,只要通过软件对ＩＳＰ器件重新编程即可,便可使其具有新的逻辑功能,而不需要增加硬件投入。

目前，ＩＳＰ芯片内部资源越来越多，速度也越来越快，开发的软件功能也更加完善。ＶＨＤＬ就是随着ＰＬＤ发展起来的一种硬件描述语言，是一种应用于电路设计的高层次描述语言。本文将介绍一种在高速数据采集模块中部分电路采用ＩＳＰ技术进行设计的方法。

１　高速数据采集模块的实现

高速数据采集模块的系统框图如图１所示。图中的ｉｓｐＬＳＩ２０３２是整个数据采集系统的控制核心熕内部包括了地址信号产生、锁存、ＡＤＣ转换数据的比较、数据存储器的读写控制以及大部分控制逻辑熅д竦缏凡生的１２ＭＨｚ时钟可直接在ｉｓ-ｐＬＳＩ２０３２内部进行２分频以得到６ＭＨｚ的采样时钟。高速数据缓存部分由两片ＳＲＡＭ构成煾茫樱遥粒涂商峁┳约旱牡刂废摺⑹据线和控制线。两个端口可分别与ｉｓｐＬＳＩ２０３２和单片机的Ｐ０口连接。用ｉｓ-ｐＬＳＩ２０３２可递增ＲＡＭ的地址熗时可提供写入脉冲以将Ａ／Ｄ转换数据写入ＲＡＭ。当Ａ／Ｄ转换的数据超出某一上下限时，系统会将地址数据写入ｉｓ-ｐＬＳＩ２０３２内部的锁存器中煵⒃谄浜蟠蚩锁存，同时将地址送到单片机的Ｐ０口，单片机由此地址读出ＲＡＭ中相应地址的数据，并通过ＲＳ２３２口传送到ＰＣ机或其它外设。

图２所示是该数据采集系统的基本硬件电路图。图中的Ａ／Ｄ转换芯片选用的是美国ＭＡＸＩＭ公司的１２位Ａ／Ｄ转换器ＭＡＸ１２０，它有全控制模式、独立模式、慢存储模式、ＲＯＭ模式和连续转换模式５种工作模式。在此电路中，ＭＡＸ１２０工作于连续转换模式， 由于ＭＡＸ１２０芯片的ＭＯＤＥ＝ＤＧＮＤ，因此，它的ＩＮＴ／ＢＵＳＹ为ＢＵＳＹ输出。单片机启动转换时，ＩＮＴ／ＢＵＳＹ变为低电平，同时将ＩＮＴ０（Ｐ３．２）置低，以使计数器的计数状态与ＭＡＸ１２０的ＩＮＴ／ＢＵＳＹ信号一致，也就是说，每转换完一次，计数器就加以产生新的存储器地址；转换结束后，ＩＮＴ／ＢＵＳＹ转变为高电平，数据在引脚Ｄ０～Ｄ１１处有效，此时ＷＥ信号为低，存储器写端口打开，并将ＡＤＣ所转换的数据写入与计数器所产生地址对应的存储单元。继而ＩＮＴ／ＢＵＳＹ信号再次变低， ＭＡＸ１２０进入下一次转换。直到采集的数据超出某一上下限，ＡＤＣ模块中的比较器产生一信号使单片机外部中断，进而转入中断数据处理。其后单片机将读取存储在锁存器中的地址信号，并将其存储；同时由此地址读出存储在存储器中的超出上下限的数据。单片机定时取数时，先将ＩＮＴ０（Ｐ３．２）置高，此时地址产生器的累加由单片机控制（通过Ｔ０口，即Ｐ３．４）。单片机控制计数器重新计数并产生地址数据，产生的地址送到单片机Ｐ０口，并由此地址读取存储器中相应地址的数据，最后通过ＲＳ２３２口传送到ＰＣ或其它外设。