基于ARM技術的多路數(shù)字量采集模塊

測控系統(tǒng)常常需要處理所采集到的各種數(shù)字量信號。通常測控系統(tǒng)采用通用MCU完成系統(tǒng)任務。但當系統(tǒng)中采集信號量較多時，僅依靠MCU則難以完成系統(tǒng)任務。所以為了可以解決這個問題，提出了基于ARM技術的多路數(shù)字量采集模塊。實現(xiàn)采集多路數(shù)字量信號。深圳誠控電子全系模塊，都是基于ARM技術的采集模塊

所以說這個數(shù)字量采集模塊主要功能是采集輸入的三十六路數(shù)字及脈沖信號，并將編幀后的信號數(shù)據(jù)上傳給上位機，上位機經(jīng)解包處理后顯示信號相應的狀態(tài)進行判斷。根據(jù)設計要求，所測量的三十六路數(shù)字信號中，有十五路正脈沖信號。它們均由一個同步脈沖信號觸發(fā)，因此需要測量這些正脈沖的寬度和相對于同步信號脈沖的延時。而其他數(shù)字信號需要顯示高低電平狀態(tài)，其中一路信號是固定頻率信號，需測量其頻率值，上位機要求顯示所采集信號的狀態(tài)。

FPGA內部邏輯功能強大，外圍電路設計基于簡單、可靠的原則。三十六路數(shù)字信號經(jīng)光電隔離器進入FPGA主控單元，以供采集；FPGA處理采集到的信號，轉換成數(shù)據(jù)進行編幀，然后寫入FIFO。USB單片機提取FIFO中的數(shù)據(jù)，通過USB電纜傳送給上位機，上位機將傳送來的數(shù)據(jù)解幀，然后顯示所有信號狀態(tài)，模塊通過電源接口向各個部分供電。而采用的光電耦合器件以光為媒介傳輸信息，可使輸入輸出隔離，由于光電耦合器的輸入回路為發(fā)光二極管，其輸入阻抗很小，而干擾源的內阻較大，根據(jù)分壓原理可知，饋送到光電耦合器輸入端的噪聲干擾電壓變得很小，從而能有效抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，具有較強的抗干擾性能；另外由于光電隔離器的兩端采用不同的接地方式，因此數(shù)字信號地和模塊地被完全隔離。

另外FPGA內部邏輯主要分為數(shù)字信號采集、數(shù)據(jù)緩存和數(shù)據(jù)讀取、FIFO控制。根據(jù)要求，信號采集又分為頻率信號采集、二十路數(shù)字信號采集和十五路脈沖信號采集。系統(tǒng)同時采集三組信號，再送入外部FIFO中緩存。由于脈沖信號的數(shù)據(jù)量較大，時序不匹配，因此在信號采集完后數(shù)據(jù)還應緩存，然后再經(jīng)數(shù)據(jù)編幀送至外部FIFO。內部緩存利用VHDL編寫模塊，但是更簡易的方法是利用FPGA內部的雙口RAM。在數(shù)據(jù)采集部分中，當同步信號的上升沿到來時，將三個幀標志分別寫入三個緩存，頻率信號數(shù)據(jù)的幀標志為EB90；二十路數(shù)字信號的幀標志為兩個EB91；十五路脈沖信號數(shù)據(jù)的幀標志為三個EB92。

作為利用現(xiàn)代化智能手段采集所需數(shù)據(jù)的實用電子技術，智能數(shù)據(jù)采集已然被廣泛地運用到信號的檢測、設備的監(jiān)測、信號的處理、儀器和儀表的檢測等等很多領域。隨著信息時代的來臨，信息技術特別是數(shù)字化技術得到了不斷的發(fā)展，因而智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計也得到了不斷的改進和完善，當今的數(shù)據(jù)采集技術實現(xiàn)了速度的提高、數(shù)據(jù)量的增大、數(shù)據(jù)通道的增多等很多方面的發(fā)展，而基于單片機的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)更是憑借其緊湊的結構特點、穩(wěn)定的工作性能、良好的可擴展性、豐富的功能等優(yōu)點得到了充分的重視和廣泛的應用。

國內知名數(shù)據(jù)采集模塊廠家有臺灣研華，深圳誠控等

所以應該在充分利用和發(fā)揮基于單片機的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)點的同時，對基于單片機的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行進一步的分析和研究，以實現(xiàn)對該系統(tǒng)設計的優(yōu)化和完善，進一步發(fā)揮其在工業(yè)生產(chǎn)和數(shù)據(jù)科研等領域中的重要作用。而在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，處理流程一般包括濾波、采樣、存儲和處理四個環(huán)節(jié)。一個模擬信號首先經(jīng)過預采樣濾波器，對信號進行調理，然后采樣器在每個采樣時刻讀出一個數(shù)據(jù)，再由模數(shù)轉換器ADC量化為二進制數(shù)碼，數(shù)據(jù)最后保存到存儲器用于數(shù)字信號處理。

智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在國外已經(jīng)得到廣泛的利用，其中該系統(tǒng)在工業(yè)行業(yè)最早應用，使得外國工業(yè)得到快速發(fā)展，工業(yè)質量和水平得到飛速提高。而伴隨著國外單片機的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展和其自身的便捷高效的特點，智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到越來越多的國內廠商和用戶的支持，這個領域的企業(yè)也越來越重視這方面的研究與開發(fā)。

對于單片機的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)其實在各個領域都有著廣泛應用，這種其實是集計算機、現(xiàn)代傳感、信息融合、人工智能、自動化及通訊等高科技技術于一體的，運用多傳感器進行數(shù)據(jù)采集，微控制器進行數(shù)據(jù)分析處理，系統(tǒng)的應用PID控制技術的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。而應用范圍大到導彈的導航裝備、飛機的儀表控制、計算機網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸及工業(yè)的制動化，小到轎車的安全保障系統(tǒng)、錄像機、攝影機、全自動洗衣機的智能控制及電子玩具等。特別是近幾年來像自動控制機器人、各大智能儀表、智能機械什么的發(fā)展速度都很快，這里更加離不開單片機的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)了。隨著社會的進步，人們對智能化的要求越來越高，這就使得單片機的智能采集系統(tǒng)顯得越來越重要，越來越被人們依賴。因此對單片機的智能數(shù)據(jù)采集模塊系統(tǒng)的進行更深入的研究就越來越有必要。