數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在工業(yè)測(cè)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面的應(yīng)用非常廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集技術(shù)正向著高精度、高速度、穩(wěn)定可靠、集成化及實(shí)時(shí)系統(tǒng)的方向發(fā)展。
傳統(tǒng)的基于MCU的數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換產(chǎn)品，無(wú)論是系統(tǒng)體積、系統(tǒng)功耗、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集精度以及系統(tǒng)處理能力等方面都不盡如人意，迫切需要一種能以較低的功耗和體積，實(shí)現(xiàn)高精度的數(shù)據(jù)采集、高性能的系統(tǒng)處理能力的嵌入式方案產(chǎn)品。
從數(shù)據(jù)采集速度和精度、系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性、單位成本、系統(tǒng)功耗等多方面因素考慮，恒頤同創(chuàng)提供一種基于ARM和CPLD的嵌入式低功耗的多通道、高精度、大緩存的高速數(shù)據(jù)采集方案。
方案簡(jiǎn)介
恒頤同創(chuàng)嵌入式高速大緩存AD采集系統(tǒng)采用ATMEL的32位ARM作為系統(tǒng)的CPU，單芯片集成多種功能。系統(tǒng)外圍擴(kuò)展了CPLD邏輯芯片作為協(xié)處理器，并擴(kuò)展了A/D數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換電路模塊以及高速數(shù)據(jù)采集緩沖系統(tǒng)FIFO，可以實(shí)現(xiàn)高精度、高速率的數(shù)據(jù)采集；外圍接口資源豐富；運(yùn)行嵌入式Linux操作系統(tǒng)；面向石油勘探、環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理和網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)時(shí)及邏輯性能良好。硬件構(gòu)成如圖所示：
高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖
在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，CPU發(fā)控制信號(hào)給CPLD,利用CPLD編程的靈活性來(lái)控制48路ADC的啟動(dòng)和停止，即達(dá)到動(dòng)態(tài)地選擇采樣通道地目的。ADC轉(zhuǎn)換電路將采樣信號(hào)由FIFO緩沖后送入ARM處理器，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并將結(jié)果傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。
系統(tǒng)硬件接口
接口 | 描述 |
RS232接口 | 3個(gè)9針D型RS-232C串行接口，對(duì)應(yīng)于Debug UART、UART2和UART3 |
RS485接口 | 1路RS485接口，外接總線收發(fā)器，支持RS485通信 |
10/100M以太網(wǎng)口 | AT91RM9200內(nèi)嵌MAC，外接 DM9161，支持以太網(wǎng)通訊 |
USB接口 | 外擴(kuò)USB主、從接口（USB2.0協(xié)議，12Mbps） |
PC104接口 | 支持標(biāo)準(zhǔn)的PC104模塊擴(kuò)展 |
JTAG接口 | 標(biāo)準(zhǔn)20針定義，支持JTAG調(diào)試 |
CPLD編程接口 | 系統(tǒng)設(shè)有CPLD,實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)總線擴(kuò)展 |
RTC | 獨(dú)立的IIC接口，后備鋰電池，為系統(tǒng)提供時(shí)鐘基準(zhǔn) |
Can總線接口 | 1路can總線接口 |
電源接口 | ＋5V、＋12V、－12V電源輸入接口，帶LED電源信號(hào)指示 |
STN/TFT LCD接口 | 1個(gè)LCD接口，可支持多種尺寸的STN/TFT LCD屏 |
96-pin歐式插針X2 | 48路GPIO(24路輸入，24路輸出)、矩陣鍵盤接口、4線觸摸電阻都由96-pin歐式插針引出 |
A/D數(shù)據(jù)采集技術(shù)參數(shù)
采樣通道：48路 AD采集 ，24路輸入，24路輸出；
采樣精度：12位
采樣頻率：1MHZ
輸入信號(hào)范圍： －10V～10V、4～20mA。
恒頤成功案例
2 氣象/水文/地質(zhì)/環(huán)保等行業(yè)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
2 高速、高精度和多參數(shù)綜合測(cè)試 系統(tǒng)
2 發(fā)電變電監(jiān)測(cè)/環(huán)境監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)
2 有線/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集處理與傳輸系統(tǒng)