基于FPGA的高速數據采集系統設計

其中ALE，WR分別連接處理器的地址鎖存和WR引腳。而處理器設置成地址總線和數據總線分時復用的模式。這樣FPGA可以通過ALE信號來鎖存處理器的地址。而控制命令生成器用來譯碼產生相應的命令和操作。DMA控制器是我們自己編寫的特定的控制器，它需在收到處理器的DMA使能命令的情況下使得DMA_EN有效，然后在收到DMA開啟信號DMA_restart后，才會啟動一次DMA傳輸數據，每啟動一次傳輸一頁2 K的數據。在傳輸過程中，因為是多片FIFO的讀，為了數據不會亂，我們通過一個特定的控制器將DMA_FLASH_WE和多片FIFO的DMA_FIFO_RD匹配的統一起來產生了多片FIFO輪換讀的操作。
在采樣速率選擇的設計中，我們是應用先微處理器的軟件系統給FPGA的硬件系統一個采樣速率選擇值，而后FPGA的硬件系統內部將譯碼微處理器給的頻率值，頻率選擇器將根據這個數值產生相應的頻率輸出，頻率選擇器輸出的頻率又將輸入到控制AD轉換的狀態機里，這樣控制AD轉換的狀態機將根據輸入的頻率進行相應的頻率采集、數據的讀取和向FIFO寫數據等操作。

3 控制與存儲模塊
本系統在存儲方式設計時采用流水線操作方式。Nandflash存儲器的寫入有兩個階段：數據加載階段(即通過I／O端口將數據寫入頁數據寄存器)和編程階段(在芯片內部，將頁數據寄存器中的數據轉存到非易失性存儲單元內)。數據編程階段是自動進行的，不需要外部系統的其它操作，但它需要很長的時間，其典型值是200μs。而如果采用流水線存儲方式就可克服Nandflash芯片寫入速度較慢的缺點。應用流水線操作方式對Nandflash存儲器進行寫操作流程原理如圖3所示。首先對第一片Nandflash進行數據的加載，數據加載完后，第一片Nandflash隨后就將進入自動數據編程階段；然后再對第二片Nandflash進行數據的加載，數據加載完后，第二片Nandflash也將進入自動數據編程階段；然后依次對第三片Nandflash和第四片Nandflash進行相同的上述操作。而當第四片Nandflash數據加載完后，第一片Nandflash剛好已經自動編程數據結束，接著再從第一片Nandflash重復剛開始的加載數據和自動編程數據階段。就這樣如此循環一直到數據采集完成。這就是流水線的存儲方式。從整體時間來看，整個系統在一直的進行著數據的傳輸和存儲。