分段式双通道高速数据采集与处理系统

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:611

作者：深圳大学新技术研究中心（518060）周建华

蔡茂国罗雪晖严新民杨淑雯

来源：《电子技术应用》

摘要：提出了一种分段式双通道高速数据采集系统的设计方案。对其中高速a/d、高速存储、智能控制以及接口译码等模块进行了介绍。该设计方案解决了高速实时信号与接口总线之间的速度兼容问题，单双踪采样频率可调，具有较好的工业应用价值。

关键词：数据采集

双通道静态ram 频率可调总线接口

本文设计并实现了一种分段式双通道高速数据采集与处理系统，与cp机信号处理软件系统结合，可很好地实现各种高速信号的采集与分析。该系统通过高速静态ram，分段存储经a/d转换得到的数据，从而解决了高速实时信号与接口总线之间的速度兼容问题；系统内含两路羡并行采样通道，因其器件参数、控制时序完全一致，可实现双通道同步采集数据，满足两路高速信号之间的特性差异对比需求；采样频率范围为500hz～300mhz，适用于大部分形成的信号，具有较好的工业应用价值。系统主要由高速a/d、高速存储、智能控制和总线接口四个部分组成，其结构图如图1所示。

1 高速a/d转换器

本系统中，高速a/d转换器选用sony公司的cxd1175a，60mw低功耗cmos器件，采样位数8位；最高要样速率35mhz；外部时钟；单端信号输入；+5v电源供电；片内带有采样/保持器；8位并行数据输出；24引脚sop封装。周边电路原理如图2所示。

参考电压的稳定程度对a/d转换而言是非常重要的，它决定着转换的准确性。cxd1175a有高、低参考电压输入端，参考电压由两电压差值决定。本设计令低端接模拟地，从而与输入信号（单端）保持一致；而高端电压采用maxim公司的max1615，输出高稳定度3.3v箝位电压。

高频信号的幅值一般比较小，为取得良好的信号分析性能，需对信号进行放大。max4119是四电流反馈型运算放大器，可以保证性能一致的前掉下，为两通道提供两级放大功能。

2 高速存储

高速存储是本设计中的一个关键环节。由于pc机总线速度和多时钟工作原理的限制，通过接口总线直接采集数据的速率是非常受限制的。通过采集系统中使用的高速静态ram，分段存储经a/d转换得到的数据，可解决高速实时信号与接口总线之间的速度矛盾。根据需求本系统采用cypress公司的cy7c128a-15。

cy7c128a-15是高速、低功耗2kb×8静态ram，读写周期为15ns，具有8根数据输入/输出线、片选以及读写控制线。数据线同时与a/d输出口和主机接口相连，通过改变读写控制位的状态，达到数据分段处理的目地。工作原理如图3所示。

本系统中，各通道数据采集长度为2k，当采样点数达到预期的数量时，利用地址信号a11改变ram的写有效位状态，同时向主机申请中断，主机发出信号改变需要读入通道ram的读有效位，即完成ram内数据的读入。在总线工作周期，ram的地址由主机产生；在a/d转换数据写入ram过程中，ram的地址由控制逻辑提供。

3 定时与控制逻辑

在本设计中，定时与控制逻辑无差别地同时作用于两通道，其完成的工作包括：

（1）提供电路工作时钟，实现采样频率可调。根据系统要求，总线发送相应分频字，通过可预置计数器，从既定频率源得到提需工作时钟。mc74f269是可预置8位二进制同步计数器，计数频率高达115mhz，采用两片同步工作的方式，可对60mhz晶振输出进行2

8×2 8范围内分频，实现所需工作时钟。工作原理如图4所示。