传统的数据采集系统一般采用单片机，系统大多通过PCI总线完成数据的传输。其缺点是数学运算能力差；受限于计算机插槽数量和中断资源；不便于连接与安装；易受机箱内电磁环境的影响。这些问题遏制了基于PCI总线的数据采集系统的进一步开发和应用。因此，需要一种更为简便通用的方式完成采集系统和计算机数据的交互。
【基于CPLD/FPGA高速数据采集系统的设计】
在传统数据采集系统中，单片机通常作为核心，通过PCI总线进行数据传输。然而，这种架构存在若干限制和不足，如数学运算能力有限，受制于计算机插槽数量和中断资源，安装连接不便，以及容易受到机箱内部电磁环境干扰，这些因素阻碍了基于PCI总线的数据采集系统的发展和应用。为解决这些问题，设计基于CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）的高速数据采集系统成为了一种更优的选择。
高速数据采集系统的性能主要取决于精度和速度。在确保精度的前提下，提高采样速度至关重要，以满足实时采集、处理和控制的需求。在这种背景下，采用32位的ARM嵌入式微处理器作为控制器，并通过USB接口与上位机连接，可以显著提升系统数据处理能力，减轻对PC机和接口速度的依赖。
系统硬件设计包括以下几个关键部分：
1. **系统框架**：由微处理器、数字逻辑平台、输入控制、多通道输入处理、A/D转换、采样时序控制、键盘液晶显示、存储器扩展等模块组成。其中，CPLD负责输入控制，而FPGA则连接其他各个模块，形成灵活且可编程的数字逻辑平台。
2. **微处理器**：主CPU采用Philips公司的LPC2105 ARM 32位微处理器，执行高速数据处理；辅助CPU是8位的P89C51RD2单片机，负责较低速的数据处理和其他外围设备的控制。
3. **A，B通道**：通过自动增益控制电路调整输入信号，使用AD9288 ADC进行采样，高速FIFO存储采样数据。采样后的数据进行数学运算，然后显示在液晶屏上或存储，或通过USB接口传输给PC。
4. **C通道**：作为多功能输入，通过继电器矩阵选择不同测量模式，如电压、电流或二极管状态。使用ADS1211进行24位A/D转换，由单片机分析测量参数。
5. **接口电路**：包括键盘和液晶显示，通过FPGA内的驱动器和显存实现人机交互，同时配备USB和RS 232接口。
软件设计方面，LPC2105芯片作为主控制中心，负责响应用户操作，控制通道、A/D采样、FIFO读写等功能。软件结构分为多个模块，如初始化、按键分析、核心控制、通道控制、触发控制、A/D采样控制、FIFO管理、频率读取、参数测试、状态显示、波形显示、存储控制以及其他功能模块。
基于CPLD/FPGA的高速数据采集系统克服了传统系统中的局限，提供了更高的处理能力和灵活性，适用于各种高精度、高速度的数据采集需求。这样的设计不仅提高了系统的实时性，还简化了硬件连接，降低了对外部环境的敏感性，为数据采集应用提供了新的解决方案。
