CPLD 在时栅位移传感器中的应用

CPLD（复杂可编程逻辑器件）在时栅位移传感器的应用主要体现在其构建的数字信号处理电路中，这种电路采用双MCU（微控制器）加CPLD的架构，以提升系统的处理能力和效率。CPLD在此系统中起到关键的作用，它连接并协调两块MCU的工作，实现数据的高效采集、预处理以及与外部设备的通信。 智能时栅位移传感器内部的CPLD选用了Altera公司的MAX7000S系列器件EPM7128SLC84，该器件拥有128个逻辑宏单元和2500个逻辑门，能够满足复杂的逻辑运算和信号处理需求。设计过程在MAX+PLUSII软件环境中进行，采用VHDL语言和原理图混合输入的方式，完成设计后，经过编译、逻辑仿真、布局布线和延时仿真，最终生成配置文件，并通过JTAG接口的ByteBlaster下载电缆实现在线编程（ISP），将配置好的CPLD芯片植入系统中，实现定制化的硬件功能。 CPLD在系统中的具体任务是接收动、定测头的方波信号，通过双路比相器获取相位差信号，并且配合高频时钟脉冲进行细分脉冲计数，以此计算出精确的位移信息。EPM7128SLC84产生的INT0_OUT信号连接到副MCU的中断输入，用于触发数据采集。由于MCU的处理速度限制，为避免死机和数据丢失，设计中采取了“软件分频”的策略，即通过副MCU在中断服务程序中控制数据采集的时机，保证每次采集到完整有效的数据。 在数据处理方面，副MCU对采集到的数据进行预处理后，通过P3.1脚触发主MCU的中断，使得主MCU每80毫秒中断一次，从而延长了处理时间。这种设计确保了即使在高频信号下，系统也能稳定运行，同时保持了数据的准确性。 总线收发三态控制电路是另一个关键点，它使得副MCU能够分时复用20位数据总线进行数据传输，避免了数据读取过程中的冲突和错误。在数据传输过程中，MCU之间的通信握手通过特定的引脚连接实现，确保了数据传输的完整性。 软件设计中，副MCU的中断0服务程序负责数据采集和预处理，采用软件分频技术，提高了数据处理的精度和效率。整个系统通过CPLD的灵活配置，实现了硬件电路的简化，降低了成本，缩短了开发周期，同时提升了系统的可靠性和灵活性。 总结起来，CPLD在时栅位移传感器中的应用展示了其在复杂系统集成中的强大能力，通过灵活的逻辑配置和高效的信号处理，实现了精确的位移测量，为工业自动化和精密检测领域提供了可靠的解决方案。