嵌入式高速數(shù)據(jù)采集solution
概述：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在工業(yè)測控、環(huán)境監(jiān)測等方面的應(yīng)用非常廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集技術(shù)正向著高精度、高速度、穩(wěn)定可靠、集成化及實時系統(tǒng)的方向發(fā)展。
傳統(tǒng)的基于MCU的數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換產(chǎn)品，無論是系統(tǒng)體積、系統(tǒng)功耗、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集精度以及系統(tǒng)處理能力等方面都不盡如人意，迫切需要一種能以較低的功耗和體積，實現(xiàn)高精度的數(shù)據(jù)采集、高性能的系統(tǒng)處理能力的嵌入式方案產(chǎn)品。
從數(shù)據(jù)采集速度和精度、系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實時性、單位成本、系統(tǒng)功耗等多方面因素考慮，恒頤高科提供一種基于ARM和CPLD的嵌入式低功耗的多路高精度數(shù)據(jù)采集方案。
方案簡介
恒頤高科嵌入式高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用ATMEL的32位ARM作為系統(tǒng)的CPU，單芯片集成多種功能。系統(tǒng)外圍擴(kuò)展了CPLD邏輯芯片作為協(xié)處理器，并擴(kuò)展了A/D數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換電路模塊以及高速數(shù)據(jù)采集緩沖系統(tǒng)FIFO，可以實現(xiàn)高精度、高速率的數(shù)據(jù)采集；外圍接口資源豐富；運行嵌入式Linux操作系統(tǒng)；面向石油勘探、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理和網(wǎng)絡(luò)傳輸，實時及邏輯性能良好。硬件構(gòu)成如圖所示：
高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖
在系統(tǒng)運行過程中，CPU發(fā)控制信號給CPLD,利用CPLD編程的靈活性來控制48路ADC的啟動和停止，即達(dá)到動態(tài)地選擇采樣通道地目的。ADC轉(zhuǎn)換電路將采樣信號由FIFO緩沖后送入CPLD邏輯編程電路,再由CPLD電路送入ARM處理器，進(jìn)行數(shù)據(jù)地處理并將結(jié)果傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。
系統(tǒng)硬件接口
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接口 |
描述 |
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RS232接口 |
3個9針D型RS-232C串行接口，對應(yīng)于Debug UART、UART2和UART3 |
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RS485接口 |
1路RS485接口，外接總線收發(fā)器，支持RS485通信 |
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10/100M以太網(wǎng)口 |
AT91RM9200內(nèi)嵌MAC，外接DM9161，支持以太網(wǎng)通訊 |
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USB接口 |
外擴(kuò)USB主、從接口（USB2.0協(xié)議，12Mbps） |
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PC104接口 |
支持標(biāo)準(zhǔn)的PC104模塊擴(kuò)展 |
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JTAG接口 |
標(biāo)準(zhǔn)20針定義，支持JTAG調(diào)試 |
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CPLD編程接口 |
系統(tǒng)設(shè)有CPLD,實現(xiàn)邏輯運算，實現(xiàn)總線擴(kuò)展 |
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RTC |
獨立的IIC接口，后備鋰電池，為系統(tǒng)提供時鐘基準(zhǔn) |
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Can總線接口 |
1路can總線接口 |
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電源接口 |
＋5V、＋12V、－12V電源輸入接口，帶LED電源信號指示 |
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STN/TFT LCD接口 |
1個LCD接口，可支持多種尺寸的STN/TFT LCD屏 |
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96-pin歐式插針X2 |
48路GPIO(24路輸入，24路輸出)、矩陣鍵盤接口、4線觸摸電阻都有96-pin歐式插針引出 |
采樣通道：48路GPIO，24路輸入，24路輸出；
采樣精度：12位
采樣頻率：1MHZ
輸入信號范圍：－10V～10V、4～20mA。
軟件支持
恒頤高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用ARM+嵌入式Linux的構(gòu)架，Linux版本為2.6，Linux2.6內(nèi)核較Linux2.4具有以下的特點：
（1）改進(jìn)的多媒體功能；
（2）支持更大的內(nèi)存和文件系統(tǒng)；
（3）支持跟過的賬戶和進(jìn)程，支持多線程技術(shù)；
（4）提高了系統(tǒng)性能，2.6內(nèi)核比2.4快上5倍。
應(yīng)用場合
* 氣象/水文/地質(zhì)/環(huán)保等行業(yè)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
* 高速、高精度和多參數(shù)綜合測試系統(tǒng)
* 發(fā)電變電監(jiān)測/環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)
* 有線/無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集處理與傳輸系統(tǒng)
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