基于PC104嵌入式平台的MAX1308AD数据采集系统设计与实现

电子设计 2018-12-06 08:29 次阅读

1 引言

随着微电子技术和网络的发展,人们对网络的认识日益深入。网络终端产品也越来越受到人们的关注,嵌入式操作系统的应用也得到了前所未有的发展。PC104是一种嵌入式平台,它与IBM的PC机兼容,具有灵活的可扩展性,其小巧的尺寸非常适合嵌入式系统的应用。

本文基于PCM-3350型PC104嵌入式开发平台,最高采集速度可达1Msps,分辨率为12bit,能够进行通道扫描采集和单通道采集的数据采集系统。

2 数据采集系统设计

数据采集系统主要由放大电路、光藕隔离电路、带采样保持器的AD模数转换器时钟电路、CPLD控制电路、数据缓存(FIFO)等部分组成,总结构框图如图1所示:

基于PC104嵌入式平台的MAX1308AD数据采集系统设计与实现

图1 总结构框图

2.1 A/D转换数据采集电路

A/D转换选用max1308AD芯片,它是一种采样速率最高可达1Msps,分辨率为12bit的采集芯片,多达8个通道的同时采样,+5V模拟电源,+3V至+5V数字电源,其硬件系统连接如图2所示:

基于PC104嵌入式平台的MAX1308AD数据采集系统设计与实现

图2 max1308AD硬件连接

2.2 FIFO存储电路

FIFO电路芯片选用IDT公司的IDT7203,它是一个双端口的存储缓冲芯片,有2048×9 的存储结构,12ns 的高速存取时间,结构简单便于操作,内部读、写指针在先进先出的基础上可进行数据的自动写入和读出。

2.3 CPLD控制电路设计

CPLD(EPM7160STC100-6)的设计是本采集系统的核心,它能够对PC104地址总线进行译码,所产生的逻辑控制信号对各个单元的工作状态起控制作用。

数据的读取可以采用查询的方式。在PC104 ISA部分,用到ISA的16位数据总线D[0..15]。A[0..9]是PC104的地址总线;IOW和IOR是对指定设备的读写信号;AEN是允许DMA控制地址总线、数据总线及读写命令线进行DMA传输及对存储器和IO设备的读写。系统工作流程如图3所示:

基于PC104嵌入式平台的MAX1308AD数据采集系统设计与实现

图3 系统工作流程

数据采集系统的工作逻辑框图如图4所示:

基于PC104嵌入式平台的MAX1308AD数据采集系统设计与实现

图4 数据采集系统的逻辑框图

其中,地址译码、控制器:只有地址选中该模块时,A/D 才能工作,同时使PC104工作在16位数据线方式,A0到A3分别控制着转换通道的选择;启动触发器和中断响应寄存器都位于状态控制器内部;读数据寄存器:当FIFO不为空,在FIFO中的转换结果直接进人数据总线,第12位到15位 由CPLD提供,使数据与其相等再进入16位数据总线,完成整个转换过程。

2.4 采集卡的地址分配

由于该数据采集卡是作为PC104的标准外设进行工作的。PC104规定,外设的操作地址为A[9:0],在系统软件设计中要防止地址冲突。PC104中使用A0~A9地址位来表示I/O端口地址,即可有1024个口地址,前512个供系统板使用,后512个供扩充插槽使用,当A9=0时表示为系统板上的口地址;当A9=1时表示扩充插槽接口卡上的口地址[2]。

采集卡的基地址分配和译码地址分配见表1,本文设计的数据采集卡的地址范围是:2E0H—2F7H,不会发生地址冲突。

表1:数据采集卡的地址分配及译码

基于PC104嵌入式平台的MAX1308AD数据采集系统设计与实现

3 PC104平台

PC104平台硬件采用PC/104总线标准结构设计的产品PCM一3350主板。它是研华新一代高速低耗PC/104系列的代表产品。控制器模块包括一个主控32位微处理器单元,具有32MRAM和内置的非易失存储器用于数据和程序存储,提供VGA,LCD显示器接口;该模块还具有一系列标准通讯口从而提供多种通讯方式,包括串行通讯(RS232,RS485)、以太网等以及一个PC104总线接口。

4 软件设计

本系统中,根据固态盘的特点,操作系统软件采用DOS6.22,以TuborC 2.O作为开发环境,应用程序采用C语言和汇编语言相结合来实现除此在编写软件时,首先要设置好I/0板卡的基地址,再根据基地址来确认其他外围寄存器端口地址,包括读写端口、控制字和通道选择等地址。

5 结束语

数据采集技术是信息科学的重要组成部分,已广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域,并且随着科学技术的发展,数据采集技术将有广阔的发展前景。本文基于PC104的嵌入式平台,采用MAX1308AD转换芯片,设计了一个16通道,最高采集速度可达1Msps, 分辨率为12bit的数据采集系统,由于其小型化易携带的特点,此数据采集系统可方便地用于野外作业。

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The SN74BCT2414 is a decoder specially designed to be used in memory systems with battery backup during power failure. The two independent 2-line to 4-line decoders with separate and common control inputs may be externally cascaded to implement a 3-line to 8-line decoder. The circuit has two supply voltage inputs: the voltage monitor (bandgap) is powered via the VCC terminal; the internal logic of the circuit is powered via the Vbat terminal. In case VCC drops below 3.65 V (nominal), the voltage monitor forces the voltage-control (VS) and decoder outputs (Y) to the high level. VS may be used to disconnect the supply voltage of the memories (Vbat) from the system supply. This output is switched off when the on-chip supply voltage monitor detects a power failure. The SN74BCT2414 is characterized for operation from 0°C to 70°C. 特性 BiCMOS设计大幅降低待机电流 两个独立的2线到4线解码器或一个3线到8线解码器 用于简易级联的独立使能输入 两个电...

发表于 08-28 11:28 14次 阅读
SN74BCT2414 具有片上电源监控器的双路 2 线路至 4 线路存储器解码器

SN74LS399 具有存储器的四路 2 输入多路复用器

这款带有存储器的单片四路双输入多路复用器提供了两个独立的MSI功能(SN54LS157 /SN74LS157和SN54LS175 /SN74LS175)的等效功能16引脚封装。 当字选输入为低电平时,字1(A1,B1,C1,D1)应用于触发器。字输入的高输入将导致选择字2(A2,B2,C2,D2)。所选字在时钟脉冲的正向边沿输出到输出端。 典型功耗为37毫瓦。 SN54LS399的特点是可在-55°C至125°C的整个军事范围内工作。 SN74LS399的特点是工作温度范围为0°C至70°C。 特性 'LS399 上的单轨输出选择两个4位数据源中的一个并与系统同步存储数据时钟 应用程序: 算术处理器中操作数和常量的双源;可以释放处理器寄存器文件以获取新数据 实现能够并行交换内容但保留外部负载能力的单独寄存器 用于实现各种移位模式的通用类型寄存器:甚至还有复合左 - 权利能力 参数 与其它产品相比 编码器和解码器   Function Technology Family VCC (Min) (V) VCC (Max) (V) Channels (#) Voltage (Nom) (V) F @ Nom Voltage (Max) (Mhz) ICC @ Nom Voltage (Max) (mA) tpd @ Nom Voltage (M...

发表于 08-23 16:16 8次 阅读
SN74LS399 具有存储器的四路 2 输入多路复用器