基于CPLD的多路音频采集系统
基于CPLD与DSP的多路信号采集器的设计
南 缸 科 技 ２ １ｉ￣９ ０ Ｆ ２－ －
技 术 创 新
基 于Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ与ＤＳ 的多路 信号采集器 的设计 Ｐ
柳
摘
波
６ １ ０ 四 川 绵 阳 ２ ００
绵 阳师 范 学 院 数 学 与 计 算 机 科 学 学 院
要 本 文设计 了一个基 于Ｄｓ 与ＣＰ Ｄ６ 多路信 号采集 系统 ，介绍 了ｃＰ Ｄ接 口电路 的软硬件 实现 ，并详细描 述 了Ｓ ６ ５ ４ Ｐ Ｌ ＇ ／ Ｌ Ｔ１Ｃ ４ 在
一
离线路板就可 以更新 设计并 下载逻 辑电路程序 ，真正实现 了硬 件软件 化 ，从而使开发 周期大大缩短 ，使设计风险大大缩 小 ，Ｃ Ｌ 的接 口 ＰＤ 电路框 图如 图ｌ 所示 。 本 文最 终实现 的 多路信号 采集 器系统 是在 原有Ｄ Ｐ Ｓ 组成 的高 速 信 号 处 理 的 基 础 上 ，外 加 ＣＰ Ｄ芯 片 所 构 成 。接 口器 件 Ａ／Ｄ、 Ｌ
多路 信 号 采 集 ＤＳ ＣＰ Ｄ Ｓ ６ ４ Ｐ Ｌ Ｔ１Ｃ５ ４
进 行 系统 串 口 扩展 中 的使 用 。 关键 词
随着集成电路技术的高速发展 ，可编程专业集成 电路 的集成度越 来越高 ，功能越来越强大 ，用可编程逻辑器件进行的集成设计 已经逐 步取 代了基于标准逻辑器件的设计 ，成 为专用集成电路（ ＳＣ 设计 的 Ａ Ｉ） 个 重要分 支。更重要 的是 ，利用新 的Ｔ ｐ Ｄ ｗ 设计 方法 ，使得 系 ｏ— ｏ ｎ 统 的设计从一开始就能够在系统级的行为描述上得到验证 ，有效避免 了系统设计上的错误 ，减少了设计过程的反复 。因此 ， 在嵌入式 系统
多路信号采集器首要任务是采集 系统的各参数 ， 进行数据处理和 数据打包后 ，通过串行通讯链路发送给显示系统 以及其它设 备进行显 示或使用 ；并且当出现告警时 ，将告警信号发送给告警系统 ；此外还 输出传感器激励 电源为传感器供 电。该 多路信号 采集器需要 采集 的参 数较多 ，主要类型有 ：模拟量 、 开关量 以及频率量 。根据 多路信号 采 集 系统 的信 号 处理 及 数据 通 讯任 务 的特 点 ，我 们 采 用了 Ｔ公 司 的 Ｉ Ｔ ３０ ３浮 点 型 数 字 信 号 处 理 器 作 为 采 集 器 的 控 制 核 心 。 ＭＳ ２ Ｃ １ Ｔ ３０ ３是Ｔ公 司 的浮 点 型数 字 信 号处 理 器 ，它 是 一种 高 性 能 ＭＳ２Ｃ １ Ｉ ３ 位微处理 器 ，其 内部 总线采用哈佛 结构 ，即程 序和数据采用２ 独 ２ 个 立的存储器 ，每个存储器独立编址和取址 ，故取址和编址能 完全 重叠 运行 ；并采用流水线作业方式 ，１ 个时钟周期可执行 ｌ 条指令 ； 内具 片
基于CPLD的多通道高速数据采集系统的设计与实现
A/D转换结果进行轮循读取。
图1多通道高速数据采集系统
数据采集
本设计使用AD9235作为A/D采集芯片。
AD9235是
公司生产的12位采样精度、采样频率为20\40\65MSPS
转换芯片。
AD9235的输入端为差分式采样保持放大电路差分输入的峰峰值范围为1~2V。
12位的采样精度,使得A/D
输入动态范围达到了66dB。
输出端为多级差分流水线结构
错校正逻辑,保证了65MHz采样时数据的准确性。
此外,输出数据可以配置为标准二进制或二进制补码格式[4]。
FIFO
FIFO选用美国IDT公司的32KB(32768x18)FIFO 作者简介:卢胜男(1982—),女,汉族,江苏徐州人,硕士,西安石油大学
才能让学生真正感受英。
基于CPLD的数字音频系统设计
基于CPLD的数字音频系统设计
李杰;杨旭
【期刊名称】《天津职业技术师范大学学报》
【年(卷),期】2004(014)003
【摘要】多通道音频控制器是数字音响系统必不可少的组成部分,它可以通过程序对输入功放的的多路音频信号进行选择,对音量和音调进行调节,并以数字方式直观显示控制结果.另外还具有话筒输入信号放大以及放大后与原音混合实现伴唱的功能.为简化所设计的数字电路,本系统使用大规模可编程逻辑控制器CPLD作为系统核心,将程序编译后下载到CPLD器件中,实现设计所要求的功能.
【总页数】4页(P25-28)
【作者】李杰;杨旭
【作者单位】天津工程师范学院电子工程系,天津,300222;天津工程师范学院电子工程系,天津,300222
【正文语种】中文
【中图分类】TN912
【相关文献】
1.基于数字音频技术的多功能厅扩声系统设计 [J], 傅东东
2.基于NIOS Ⅱ的数字音频采集系统设计及实现 [J], 蒋敏;景新幸
3.基于DSP的数字音频处理系统设计与研究 [J], 钱峰
4.基于STM32F4和CPLD的高品质立体声USB数字音频接口设计 [J], 刘汉阳;杨
雷;杜启行;王奎;孔繁海;邓林涓
5.基于体域网技术的数字音频实时传输系统设计 [J], 买尔丹·祖农
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一种新型基于CPLD的多通道数据采集卡的设计与实现的开题报告
一种新型基于CPLD的多通道数据采集卡的设计与实现的开题报告引言：多通道数据采集系统在现代工业自动化中应用广泛，由于其实时性、高精度、强鲁棒性和自动化程度高等特点，已成为自动化领域中得到广泛应用的一种技术。
在多通道数据采集系统中，硬件平台和软件平台是基础，其中硬件平台是数据采集系统的重要组成部分。
本文重点研究了一种新型基于CPLD的多通道数据采集卡的设计与实现。
一、研究背景：多通道数据采集卡主要用于实时采集多种参数信号，包括电压、电流、温度、压力、流量等。
目前市场上常见的数据采集卡通常采用单片机或DSP处理器作为主控芯片，这些芯片的处理能力受到限制，无法满足高速采集、高精度采集等需求。
而CPLD作为一种可编程逻辑器件，其优势在于具有高速、低功耗、低成本和可编程等特点，能够满足高速、高精度和大容量数据处理的需求。
因此，本文研究基于CPLD的多通道数据采集卡，旨在提高数据采集系统的性能和稳定性。
二、研究内容：本文研究的内容主要包括以下方面：1.多通道信号采集模块设计多通道信号采集模块是多通道数据采集卡的主要组成部分。
本文研究设计一种基于CPLD的多通道信号采集模块，能够实时采集多种参数信号，并将其转换为数字信号进行处理。
2.CPLD设计与编程本文采用Xilinx公司的XC95108 CPLD作为主控芯片，设计了CPLD 的硬件电路，并使用HDL语言进行CPLD的编程，以实现多通道信号采集和数据处理功能。
3.与上位机通信接口设计本文设计了与上位机通信的接口，实现了数据的传输和实时监测。
同时，本文还借助LabView软件，实现了可视化操作界面，并进行了相关的性能测试和分析。
三、研究意义：本文研究了一种基于CPLD的多通道数据采集卡的设计与实现，对于提高数据采集系统的性能和稳定性具有重要意义。
该研究能够为相关领域的工程技术人员提供一种新型的数据采集方案，提高数据采集系统的可靠性和灵活性，为实现智能化、自动化和信息化提供技术支持和保障。
CPLD在DSP多分辨率图像采集系统中的应用(精)
CPLD在DSP多分辨率图像采集系统中的应用1 引言视频采集系统是数字图像获取的最基本手段，是进行数字图像处理、多媒体和网络传输的前提，它可为各种图像处理算法提供待处理的原始数字图像和算法验证平台。
随着图像数字化处理技术的高速发展，对图像采集的要求也越来越高，这包括对采集图像的速度、主观质量、灵活性等等的要求。
针对这种发展的趋势，设计了一种基于CPLD和DSP器件的多分辨率图像采集处理系统，重点介绍了CPLD在采集过程中逻辑控制的灵活应用。
21 引言视频采集系统是数字图像获取的最基本手段，是进行数字图像处理、多媒体和网络传输的前提，它可为各种图像处理算法提供待处理的原始数字图像和算法验证平台。
随着图像数字化处理技术的高速发展，对图像采集的要求也越来越高，这包括对采集图像的速度、主观质量、灵活性等等的要求。
针对这种发展的趋势，设计了一种基于CPLD和DSP器件的多分辨率图像采集处理系统，重点介绍了CPLD在采集过程中逻辑控制的灵活应用。
2 系统方案设计根据系统要求，采取了独立采集法，采用专用图像采集芯片自动完成图像的采集，除了对采集模式进行设定外，处理器不参与采集过程，这种方法的特点是不占用CPU的时间、实时性好、适合活动图像的采集。
系统设计流程如下：DSP 发开始采集指令，A./D开始采集，将A/D输出的控制、状态信号接入CPLD，由CPLD控制将转换后的数字信号存储到高速大容量SRAM（ODD和EVEN）中，直到一帧图像数据存储完毕后，其间CPLD产生SRAM地址、SRAM读写信号、中断信号、总线切换信号等等；CPLD交出总线控制权，DSP占用总线从SRAM中读出图像数据进行处理。
限于篇幅，本文重点介绍CPLD在数据采集中的灵活设计。
系统结构如下图所示：图1：系统结构框图3 系统硬件设计本系统DSP采用TI公司生产的54x系列中的TMS320VC5416，CPLD是ALTERA公司MAX7000系列中的EPM7128A。
基于CPLD的多通道高速高精度数据采集控制器设计及应用
０ 引 言
以ＣＬ Ｐ Ｄ为主要器件设计 采集控 制器 ， 系统 控 制模
时， 需要采 集电路完成高速 高精度 的波形数 据采 集 。采 用复杂可 编程逻辑器件 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ对采 集过程 进行控 制 ， 完 全可胜任 高速采 集 的应用 条件 ， 集速 率 、 集深度 等 采 采 参数可 根据具体要求 编程实现 ， 在不 同的工作 模式 并且 下可 由地 面或井 下控 制 单元 动态 设 置 。图 ｌ 示是 用 所 于井下声 波测井仪数 据采集 的控制 逻辑图 。
基 于 Ｃ Ｌ 的 多通 道 高速 高精 度 数 据 采 集 Ｐ Ｄ 控 制 器 设 计 及 应 用 ＊
卢俊 强 ，鞠晓东 ，成 向阳 ，秦 玉坤
（． １ 中国石油大学资源 与信息学 院， 北京 １ ２４ ； ２ 中国石油集团测井有限公司华北事业部 ， ０ ２ ９ ． 河北 任丘 ０ ５ ０ ） ６０ ７ 摘 要 ：设计 了一种基 于 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ的数据采集控制器 ， 并将其应用 于井下 高性 能声波测 井仪数据采集 系统 的设计 。采集深 度、 速率等参数可 由地面或井下控制单元动态设置 ， 采集控 制器与系统控制单元之间的通信通过串行命令总线和高 速串 行数据 总线实现 ， 节省仪器主控制器模块 的资源 ， 简化仪器模块 之间的连线 ， 减小十扰 ， 提高了仪 器的可靠性 。
２ ．Ｄｉｉｉｎ ｏ ｒｈ ｒ ｉａ ， ｉａＰｅ ｒｌｕ Ｌｏ ｉｇ Ｃ ｖｓｏ ｆＮｏ ｔ ｅ ｎ Ｃｈｎ Ｃｈｎ ｔｏｅ ｍ ｇｇｎ Ｏ． ＬＴＤ．， ｎ ｉ Ｒｅ ｑｕ，Ｈｅ ｅ ６ ０ ７，Ｃｈｎ ） ｂ ｉ０ ５ ０ ｉａ
Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ａ ａ ａ ｑ ｉｉｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｍｐ ｅ ｒ ｇ ａ ｓｒｃ ： ｄ ｔ ｃ ｕ ｓｔｏ ｏ ｔｏ ｌ ａ ｅ ｎ Ｃｏ ｌ ｘ Ｐ ｏ ｒ ｍｍａ ｌ ｇ ｃ Ｄｅ ｉｅ ｉ ｅ ｉ ｎ ｄ ａ ｄ ｅ ｂ ｅ Ｌｏ ｉ ｖ ｃ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ｎ
基于CPLD的多路信号采集系统实现方案
基于CPLD的多路信号采集系统实现方案引言存储测试的特点是集多参数微型传感器及信号调整、信息采集、信息存储及传输接口电路为一体，对被测物体的工作环境、运动控制等多通道、大容量参数进行（实时、动态）数据采集、存储、事后回收、数据再现、数据分析。
目前，存储测试技术已经在许多重大武器型号的研制、生产中得到成功应用，并取得了一系列重要科研成果。
解决了过去无法解决的重大测试难题，显示出了突出的优越性。
[1]2 硬件设计2.1 系统框图：本系统中有1 路速变模拟信号、8 路缓变模拟信号、4 路数字信号。
该采集系统能实现采集0~10V 之间的模拟信号，其中单路速变模拟信号采样率不低于40Khz,8 路缓变模拟信号采样率不低于12.5Khz，两者精度均在0.1%,同时还能够存储4 路数字信号。
信号记录时间均不低于0.75s，整体设计如图1 所示。
500)this.style.width=500;”border=“0” />2.2 信号调理设计在本系统中，由于模拟输入信号的电压范围是0～10V,所以此次设计使用LM324 运算放大器组成的比例电路将输入信号变换成0～2.5V 电压。
然后输入模拟开关经过跟随器后，再输入A/D 转换器。
4 路数字信号使用一个5V 的稳压管，将输入数字信号中大于5V 的高电平信号钳制在5V，起到了调压的作用。
如果是低于5V，那么电压将不改变。
2.3 输入通道设计存储测试系统常常需要多通道同时采集。
此次设计中根据被测信号的特点选用ADG506 模拟开关进行各通道的切换，该模拟开关具有开关速度快、泄漏小等特点，从而用最简单的硬件电路完成多路信号的存储测试。
2.4 采集芯片选用：此次设计采用AD 公司的AD7492 采集芯片，AD7492 为12 位高速、低功耗、逐次逼近式AD 转换器。
它可在2.7V-5.25V 的供电电压下工作，采样频率最高为1.25MSPS，从而为正确采集回速变、缓变信号提供保障。
基于cpld的多通道数据采集系统设计与实现
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图2 CPLD内 处理和传输关系为：外部控制器的 地址总线和写信号XWR通过地址映射单元产生数据采集起始信号，并 将其 传给AD7865时序 控制单元 ，该单 元在向AD7865发 出转换起 始 脉；中后， 在每个通道转换结束时 , - Y亥I J产生相应的写 控制信号，并控制地 址发生器为每次采样结果产生一存储地址。RAM访问控制单元在检测 到AD7 865 时序控制单元发出的写控制信号后，控制数据输入锁存器 将从AD7865数据 总线上取数，并将该数存到1 6位RAM存储器的对 应地址空I "a3。当外部控制器读取A／D转换结果时，先通过外部地址映 射单元将外部控制器的访问地址映射成16 位RAM存储器的内部地址， 随后 RAM访问 控制 单元 会对 外部控 制器 的读 、选通 信号 和AD7865 时序控制单元产生的写控制信号进行仲裁，确保对同一RAM存储器的 读与 写操作不 会同时 发生。当 对RAM的读操 作允许 时，RAM访问 控 制单元控制控制数据输出锁存器，使其在读信号有效期间将RAM中对 应地 址的 数据 输出到 外部 数据 总线上 ，从 而完 成一次 采样 过程 。
4结论
本文 设计的基 于AD7865和CPLD的 多通道 并行数据 采集系统 ， 利用 CPLD同时 控制多 个AD7865的工作 时序，使 采样序 列中的每 一 通道都工作在最大数据转换速率， 采样结果保存在CPLD内设置的寄 存器中． 该寄存器可映 射到外部控制 器的RAM中，从而实现 从CPLD 中读取采样结果而无需等待，且系统的采样速率完全由外部控制器决 定 。使 其具 有很 强的 灵活 性和 较少 的CPLD资 源占 用， 很适 合在 CPLD资源有限且需要进行多路采样控制的场合。
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科技情报开发与经济
文 章 编 号 ：０ ５ ６ ３ （ｏ ７ Ｏ — ２ ８ ０ １０ — ０ ３２ ｏ ）７ ０ ３ — ３
Ｓ ｌ Ｅ ＨＩＦ Ｒ Ａ ＩＮＤ ＼ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ＆Ｅ Ｏ Ｏ Ｙ Ｃ— Ｃ Ｏ Ｍ Ｔ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ Ｔ Ｎ Ｏ Ｅ ＣＮＭ
框图 ．
时， 需要额外 的总线切换 电路 ， 所用器件较 多， 占用 电路板的面积较大 。 因此， 在这里选用一片双 口Ｒ Ｍ作为数据缓 冲区 。 Ａ 多年来 ， 多国家和地区（ 许 包括 我国 ）都将科学 论文在 Ｓ Ｉ 据库 ， Ｃ数 的收录和引用情况作为衡量科学 工作者和研究机构的研究绩效 和水准 的标尺 ， 但是 由于 Ｓ Ｉ 据库本身开发 的目的并 不是用于也不适合这种 Ｃ数 用途 。 这一 衡量方法存在着很多 的不足 和偏差之处 。 Ｓ 是 ＩＩ Ｅ Ｉ ｓ 为了定量 分析和评估研究绩效和水准 的目的特别开发 出来 的一个数据库 ， 通过对 该数据库 的试用 ， 笔者认为 比一直以来使用的 Ｓ Ｉ 录和引用 的衡量方 Ｃ收
的不足 ， 充分利用 了 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ的优越性 ， 系统灵活 ， 使 开发周期短 ， 更具可
扩展 性 ］本系统实现 了多路音频数据 的同时采集 ， ｔ ｏ 并采用 合适 的缓 冲
机制 ， 既避免了过于频繁的中断微处理 器， 减小 了微处理器 的压力 ， 又使
音频信号的延迟达到最小 。
种多媒 体系统 。 因此 ， 本系统 中所选用的 Ａ Ｃ应满足上述条件。 Ｄ
计算及 实验测试 ， 当缓冲区大小 为 ２ ｂ 时最为适宜。 ｋ 由于 Ａ Ｃ的采样精 Ｄ 度为 １ 位 ， 以每路数据 的每个采样点将产生两个字节的数据 ， ６ 所 四路数 据每次采样将产生 ２ ｘ ＝ 的数据 ， ｋ 的缓冲区可以缓 冲 ２ ｂ ＝ ４８ ｂ ｂ ２ｂ ／ｋ ｋ８ｂ ２６次采样 。而采样率 为 ４ ． ｋ ，则数据缓 冲周 期为 ２６４ ． ｋ ｚ ５ ５ ４１ ｂ ５／４ Ｈ ＝ ． １ ８ ｍ， ｓ 由此使音频信 号所产生 的时延在本 系统 中是允许的。
２０ 年 ０７
第 １卷 ７
第７ 期
收 稿 日期 ：０ ６ １－ ０ ２ ０ — １２
基 于 Ｃ Ｌ 的 多路 音 频 采 集 系 统 Ｐ Ｄ
张 宏， 师 卫， 齐 伟
（ 太原理工大学 ， 山西太原 ，３ ０４） ００ ２
摘 要 ： 绍和 实现 了一种 可适 应 于 多种 应 用环 境 的 多路 高速 音 频 数据 采 集 系统 。 介 文献 标 识 码 ： Ａ
采样部分先将输 入模拟音频信号放大 ，然后将模 拟信号转换 为数字信 号。 转换及 控制部分主要负责整个 系统 的控 制， 并将采样的数 据转 换为
一
关键 词 ： Ｐ Ｄ；Ｓ 音频 采 集 ＣＬ Ｉ： ２ 中 图分 类 号 ：Ｎ １ Ｔ ９２
在信息化 日益加速发展的今天 ， 诸如远程教学 、 电话会 议 、 网络广播
对 于数据流的缓冲可以采用 多种机制 ， 以用两 片单 口 Ｓ Ａ 实现 可 ＲＭ 的“ 乒乓 ” 缓冲机制 ， 也可用一片双 口 Ｒ Ｍ实 现。 Ａ 用两 片单 口 Ｓ Ａ 实现 ＲＭ
采样精度为 １ 位 。 ６ 为了满足不同场合的应用 ， 将输 入音频信号 的增益设 为可调的。 采集到的音频信号由微控制器接收， 于篇 幅， 限 本文 省去 了微
功耗大 、 活性差 、 灵 稳定性差 。 本音频采集 系统用 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ代替这些 分立元件 ， 服了传统实现方法 克
２１ 采 样 ．． １
源信号的放大增益设 为可调 的， 本设计 中用可编程放大器来放大输入信
号。 信号经放大 器放 大后 通过 ＭＤ转换 为数字信号 ， 采样精度 为 １ ， ６位 采样速率为 ４ ．ｋ ｚＡ ４１ Ｈ ， Ｄ输 出采用 Ｉ 总线 。 总线是飞利浦公 司为数 Ｉ 字音频设备之 间的音频数据传输而制定的一种总线标准 ， 广泛应 用于各
了某个学科中的论 文总数 和引文总数 ， 并可 以从时间变化趋势来了解该
学科 的研究现状。
研究前沿是一些具有共 同特性 的高被引论文的集合 ， 对于指导研究 人员发现有价值的研究方 向极为有用 。研究前沿采用聚类分析的算法 ， 将被某一学科领域 中的一定数 目不同文章同时引用的高被引论文集 合
法 更适 用和更具有针对性 。 数据库对 引文数据 的统计 和分析 ， 能够 该 还 帮助科学研究人员了解学科领域 的热 门课题 ， 现具有潜在突破性 的研 发
究方 向。
本设计 中 ， 系统 整体分为采样 、 将 转换及控 制、 数据缓 冲 ３ 部分 。 个
引用数应 多 于 ４次 ，要达到前 １ ％则需 被引用 ５ ３次 以上 ，要 达到 前 Ｏ １ ｌ 水平， ． ％ｆ Ｏ ￣ 更需要被引用高达 ３ ３ 。 １ 次 学科排名 （ ｉｄｆ ｎ ｉｇ） Ｆｅ ａｋｎ ｓ显示 ｌ ｔ
２１ ． ２ 缓 冲 ．
为了避免过于频 繁的中断微控 制器 ， 减小微控制 器的压力 ， 又使 而
１ 系统 功能 要求
本系统 以实现四路音频信号的实时采集 为例 ， 采样速 率为 ４ ． ｋ ｚ ４１ Ｈ ，
音频信号的延迟达 到最小 ， 系统中加入一定大小 的数据缓 冲区 。 经理 论
等系统 的应用迅速兴起 ， 在这 些应用中 ， 高速音频数据采 集技术成 为其
关 键 的环 节 。
定的格式写入数据缓 冲区。 冲部分主要完成数据缓 冲的功能。 缓 在采样部分 ， 因在不 同的应 用场合音源信号 的强 弱不同 ， 因此 对音
在音频数据采集的实现方法 中， 统的做 法是将控制信 号 、 传 移位 寄 存器 、 发器 、 触 计数器等用分立元件组 成 ， 扶而使 电路结 构复杂 、 成本高 、