1．3 信号采集
在实时测量和控制系统中，对信号的采集要求可靠、准确、快速地完成。被测量的回路一般有几十或上百个，而且采集信号种类多，包括模拟量信号和数字量信号，因此测试工作应具有很强的实时性，同时对数据采集的抗干扰能力也应用很高的要求。正是由于对数据采集系统的要求日益复杂，智能化的小型安全关键系统采集模块才能为测控系统的核心。
数据测试主要包括SCS各个关键组件的电压、程序动作（延时时间或天关量）、振荡波形及脉冲串的测试。设计的重点在于可靠性和实时性。数据采集的可靠性是至关重要的，只有具备了较高的可靠性，才能保证数据采集的正确性，因此设计中充分考虑测试过程的抗干扰能力。提高了测试的可信度。数据采集模块结构如图3所示。
模拟量的测量采用80C196单片机模拟量测量接口。80C196的A/D口共8个，需要利用多路开关轮流切换各被测回路的A/D转换电路，以达到分时处理的目的。由于信号的强弱、幅值以及阻抗匹配电路不同，因此设计时进行了如下处理：
（1）对电压信号进行分类，不需要放大器的属于一类，在这类当中又进行细分——电压值范围分类。因为80C196单片机要求采集电平在5V以内，如果对每一路电压进行分压及阻容滤波设计，势必使用大量的电阻及电容器件，不利于小型化，因此按电压幅值进行分类。阻抗匹配也十分重要，同一类的阻容滤波网络放到多路开关的输出端，节省了大量电阻、电容器件。根据需要选择4路、8路或16路的多路开关，如CD4051、CD5052、MAX396或MAX397等。
（2）对于小信号，每个通道应在多路开关前设置放大器。在多路开关后设置可编程放大器，利用单片机编程控制放大器的增益，以满足各通道信号的不同增益要求。
（3）对于开关量及数字量，调到满足CPLD输入要求的电平即可，在CPLD内部设计多路开关，进行测量路数转换，一次8路分时输入到80C196单片机端口。
（4）对于频率信号，调到满足单片机输入要求的TTL电平即可直接输入单片机端口进行测量。
（5）对于信号强且干扰大的信号，需要进行光电隔离，以免影响单片机测试电路。
1．4 CPLD电路设计
PSD器件已有少量CPLD宏单元，在测试系统不复杂、I/O端口够用的情况下，PSD CPU的两片式系统能够很好完成任务，当然就不必再外加CPLD器件。当测试及控制的外部通道多，需大量的数字I/O端口、片选、数字多路开关、三态门及译码电路时，仅添加一片CPLD器件就可解决问题，提高了系统集成度。
FPGA和CPLD都是可编程ASIC元件，由于FPGA和CPLD结构上的差异，彼此之间存在各自的特点：
（1）CPLD适合实现各种运算和组合逻辑，FPGA则适用于实现时序逻辑。
（2）CPLD的时间特性比FPGA稳定。CPLD的布线结构决定了它的时序延迟是稳定和可以预测的，而FPGA的分段式布线结构使得对其时间延迟的预测困难，因而CPLD的速度比FPGA快。
（3）在编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD通过修改具有固定内部联线的逻辑功能来编程，而FPGA主要是通过改变内部线路布线来编程。
（4）FPGA的集成度比CPLD高，适合于较复杂的布线结构和逻辑实现，所以FPGA元件的可编程逻辑数比CPLD大得多。
（5）CPLD使用比FPGA方便。CPLD的编程采用E2PROM或Flash技术，而且可以加密，使用时外部不需要另外的存储元件；而FPGA的编程采用SRAM技术，使用外部存储元件来存存程序，使用方法较复杂。另外，电路信息存放在外部芯片中，使得FPGA的保密性较CPLD差，电路资料容易被他人读取，电路容易被剽窃，不适合保密程度要求较高的系统。
（6）在编程方式上，CPLD主要是基于E2PROM或Flash存储编程，可编程次数大于1万次，优点是系统断电时编程信息不会消失。FPGA大部分是基于SRAM编程，编程信息会在系统断电时消失，所以每次上电时系统要重新将编程信息从外部记忆装置读入FPGA的SRAM中。其优点是可编程次数不限，并且在开发过程中可以很方便地随时更改程序，其缺点是系统上电时程序容易受到干扰。
1.部分资源来自网络,经ET电子归类整理,旨在服务电子爱好者并无商业目的,不保证正确性与完整性.
2.如果您觉得本站资源对您有用,请告知您的好友,用搜索引擎搜"ET电子"即可.