激光扫描车身坐标测量数据采集系统的设计

在此低电平写信号产生后还要经过一级触发器进行时钟同步，以避免CPLD设计中经常出现的竞争与冒险问题[5]，同时将其上升沿同步于时钟脉冲的下降沿，正好满足FIFO写入时序中对数据建立时间的要求。

2.3.3 4路FIFO数据处理

在整个系统中共有4个激光扫描传感器，即会产生4路信号，且每路信号都会生成独立的FIFO写信号，因而共产生4路写信号。当4路写信号中有2路或多路信号同时到来时，写入FIFO中的数据会产生紊乱，而造成数据写入错误或数据丢失。因此，设计了一个多路写信号处理电路，当只有某一路信号中有写信号产生时，写信号处理电路中产生一个与之对应的写信号脉冲；当某两路或多路信号中有写信号产生时，只产生一个与之对应的写信号脉冲。为了避免数据丢失，为数据加上4位的数据来源标志位，当多路信号同时到达时，对应于有写信号产生的标志位置"1"。多路写信号处理电路如图6所示。

多路写信号处理电路在QuartusII9.0环境下的仿真结果如图7所示，图中sgg为输入的单路写信号脉冲，wrout为输出的多路写信号[6-7]。

3 AVR数据采集

3.1 FIFO地址译码电路

CY7C433芯片的数据宽度为9 bit,因而本系统中采用了4片FIFO芯片进行扩展。AVR的数据总线位宽为8 bit，为了降低外围电路的复杂性，每个FIFO芯片只用其中的8位，在读取时按照从高8位到低8位的顺序进行数据读取。因此，共需要4个读信号才能将一个数据完整地读入AVR中。数据的读取方式为，给每个FIFO芯片配置一个唯一的数据地址，数据按址读取。为此本文设计了相应的FIFO读信号地址译码电路，输出信号控制FIFO芯片的读信号使能端。首先地址信号通过一个2-4译码器进行译码,译码结果与写信号同步后输出即得到4个FIFO芯片的读使能信号。

3.2 数据采集程序流程图

综合前文所有的分析说明，编写了AVR＋CPLD＋FIFO信号的C语言程序，图8是程序流程图。该程序中包含了FIFO清零、采集周期启停控制、FIFO状态判断、数据来源分析、数据有效性判断等多个子项，最终采集得到一个扫描周期的准确、有效的数据以供后续电路进行处理。通过试验证明，程序达到了预期目的。

　本文对激光扫描车身坐标测量系统的数据采集部分进行了深入研究，设计了基于"AVR+FIFO+CPLD"的数据采集及处理模块；解决了当多路信号有数据同时传输时，如何将数据完整地写入FIFO的问题，实现了数据的有效采集；编写了完整的CPLD控制程序和AVR数据采集程序，为准确测量待测点的坐标提供了可靠的数据来源。