基于CPLD和ISA总线的数据采集系统设计

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　　从图4中可得到ADS7816在片选信号下降沿到来后的14．5～15个时钟周期里，完成一次转换并逐位输出12位转换结果。为了能够得到完整的正确的A／D转换结果，采用计数方式设置标志位FLG。在ADS7816的片选信号为低电平的前15个时钟周期中，即"计数器计数值≤14"时，FLG=l，表示A／D转换正在进行；当"计数器的计数值》14"，则FLG=0，表示A／D转换结束。当FLG=0时，程序可读取一次正确的A／D转换数据。

　　因为ADS7816的数据转换结果是串行输入到CPLD中，需在CPLD中将得到的数据进行串并转换后再通过ISA总线的8位数据线分2次送出。

　　系统进行数据转换前需先选择输入通道，确定采集哪一路信号。上位机输入的通道号经CPLD送至8路模拟采样开关。

　　2．2 数据采集测试程序设计

　　上位机的数据采集测试程序采用C语言设计。因为系统采用ISA接口，所以功能测试无需编写复杂的应用程序，只需在Win98操作系统里编写C语言的测试程序即可实现系统的数据采集功能。上位机的数据采集测试程序主要完成：采集系统的硬件初始化、通道选择、数据采集、数据处理和数据输出。其程序设计流程如图5所示。

　　3 仿真和实验结果

　　图6所示为写入XC9572的VHDL程序的仿真波形，主要是CPLD控制A／D转换的功能仿真。从仿真波形图中可以看出，当地址A为7时，写入通道号3，得到的输入通道选通信号为3，实现通过上位机选择输入通道功能。当ADCS的下降沿到来后开始启动A／D转换；ADCS下降沿起的第3个时钟对应的ADDATA为系统转换的第1个数据，直到这次转换完毕。由给定的ADDATA数据得知，串行输入的数据是767H（011l O110 0111B）。仿真结果中，地址为4时，数据的低8位结果为67H；地址为5时，数据的高8位结果为07H，仿真结果完全正确。

　　在Windows98下，使用基于C语言的数据采集测试程序，可得到如表l所示的测试数据。从所列数据看出，该数据采集系统采集数据正确，且精度高。

　　4 结论

　　基于CPLD的数据采集系统具有硬件线路简单、精度高、采集速度快的特点。ISA总线和CPLD结合的数据采集系统有其独特的优势。该数据采集系统可循环采样多路（8路）模拟信号采样。实际测试结果表明该设计方案可行，且具有很高的实用价值。