FPGA在智能壓力傳感器系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　3．2 數(shù)據(jù)采集控制單元的實(shí)現(xiàn)

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)控制單元是整個(gè)系統(tǒng)的核心，其輸入端口及其功能：DAS_STS用于接收AD1674的STS狀態(tài)信號(hào)；DAS_IN(12位)用于接收AD1674并行12位轉(zhuǎn)換輸出；CLK，RST用作系統(tǒng)時(shí)鐘和RESET的信號(hào)。輸出端口DAS_RC接AD1674的R／C端，用以控制A／D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)和讀數(shù)；DAS_A用作控制AD7502的A1A0通道選通信號(hào)；DAS_OUT(加通道的序號(hào)為16位)用作DAS控制單元的16位輸出數(shù)據(jù)。

　　DAS控制單元的有限狀態(tài)機(jī)(FSM)有4個(gè)狀態(tài)，分別為St0，St1，St2，St3。St0為選擇通道，啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換，進(jìn)入St1狀態(tài)；St1為等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，若轉(zhuǎn)換結(jié)束，進(jìn)入St2狀態(tài)，否則保持在St1狀態(tài)；St2為發(fā)出讀數(shù)據(jù)信號(hào)，進(jìn)入St3狀態(tài)；St3為輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)；選擇其他通道，返回St0狀態(tài)。DAS控制單元采用VHDL語言進(jìn)行開發(fā)，程序的部分代碼如下所示：

　　DAS控制單元的仿真如圖4所示。圖中顯示控制單元運(yùn)行正確。

　　3．3 智能傳感器系統(tǒng)軟件工作流程

　　系統(tǒng)中誤差校正和溫度補(bǔ)償由系統(tǒng)軟件控制完成。系統(tǒng)軟件由SoPC Builder工具中的軟件開發(fā)工具(SDK)進(jìn)行開發(fā)。系統(tǒng)軟件流程如圖5所示。

　　系統(tǒng)上電初始化并啟動(dòng)DAS控制單元，選通每個(gè)通道并消除每個(gè)通道的隨機(jī)誤差；然后根據(jù)校正過的0通道和1通道的數(shù)值，實(shí)時(shí)計(jì)算出誤差校正因子，依據(jù)誤差校正公式(1)實(shí)時(shí)校正零點(diǎn)漂移校準(zhǔn)和增益誤差，再根據(jù)測(cè)量得到傳感器的工作溫度，計(jì)算與標(biāo)準(zhǔn)溫度的差值，通過查表獲得傳感器溫度變化系數(shù)，最后依據(jù)溫度補(bǔ)償公式(5)校正測(cè)量壓力數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)輸出。

　　4 結(jié) 語

　　在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，充分利用FPGA構(gòu)建系統(tǒng)靈活，軟、硬件開發(fā)相結(jié)合的特點(diǎn)，在滿足系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上，合理分配軟硬件功能，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。FPGA把過去由分立芯片實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)放在單個(gè)芯片中，這種單片系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)提高了系統(tǒng)抗工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)干擾的能力。