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数字示波器DMA高速数据采集设计

发布时间:2011-9-20 下午2:10

作者: blueske

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介绍一种MCU加CPLD控制的 DMA高速数据采样方案
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前言
在前 2 期,我给出了数字示波器DIY 制作方案,第一篇集中介绍了LCD 绘图显示,后一篇介
绍了模拟信号调理,完成这些内容学习之后,读者可能会发现一个致命的问题,那就是高速数据采
集,前面给出的方案是基于MCU 控制的ADC,这种方案致命的缺陷是数据采集的速度慢,对频率
稍高的信号无法有效采样,本篇将介绍一种MCU 加CPLD 控制的DMA 高速数据采样方案。
传统低速数据采集
传统 MCU 控制的ADC 数据采集原理框图如图1 所示,MCU 运行驱动程序控制ADC 循环转换,
每次转换通常由启动、查询等待、读取数据、写入RAM 几个过程,每一个过程都需要CPU 执行若
干指令来实现,这样的数据采集不仅受ADC 速度,尤其是受到MCU 运行速度影响,通常只能做低
速数据采集。
图 1 传统MCU 驱动的ADC
DMA 数据采集
DMA 也就是DirectMemoryAccess 简称,是直接内存存取的意思,DMA 的主要优势是可在无
CPU 干涉的情况下进行数据的交换,可以将ADC 的速度发挥到极致。基于MCU 加CPLD 控制的
DMA 原理框图如图2 所示。MCU 通过对CPLD 的控制,实现让出数据总线,由CPLD 时序逻辑电
路控制AD 循环转换并将结果直接存储到RAM 中,这个循环过程是纯硬件电路实现的,因此速度
快,不受MCU 速度影响。MCU 查询到一帧数据采集完成后,再夺回数据总线,从RAM 中读取数
据,处理数据并显示波形。
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