基于CPLD的高速存储器的设计

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1、清华大学2010届毕业设计说明书1绪论1.1课题背景现代靶场训练中大量使用先进技术，一方面来提高射击运动员的技战术水平和保证做到科学的训练，另一方面采集子弹在碰撞靶纸时的运行速度和转动的角度等动态量，为以后的设计提供参考数据。枪支和子弹一直在不断的进行技术改进和产品升级，但是靶纸的改进却是十分缓慢的，在子弹的高速运行当中我们可以采用高速CCD相机进行取样采集和数据分析，但是我们却忽略了子弹和靶纸相撞的瞬间的数据采集。本系统可以在子弹和靶纸相撞的瞬间进行数据采集、自动存储、智能分析等，有利于相关人员更加准确的掌握各种数据，进行技术指导

2、和产品升级。数据采集技术是信息科学的一个重要分支，它与传感器技术、信号处理技术、计算机技术一起构成了现代检测技术的基础。随着科学技术的发展和数据采集系统的广泛应用，人们对数据采集系统的主要技术指标，如通过速率、分辨率、精度、输入电压范围、采样深度、控制方式以及抗干扰能力等方面都提出了越来越高的要求。尤其是通过速率，这是数据采集系统设计者与使用者都十分关心的一项重要技术指标。随着智能测试技术、电子技术和计算机技术的快速发展,微型计算机技术,尤其是微控制器(单片机)的发展极为迅速,其应用越来越广[1]。单片机主要应用于控制领域,用以实现

3、各种测试和控制功能，目前更为先进的型号自带存储空间。目前,单片机还广泛应用于工业测控、计算机外围设备、工业智能化仪表、生产过程的自动控制、军事和航空航天等领域[2]。复杂可编程逻辑器件（CPLD）更是其中的佼佼者，而本系统拟选用的ALTERA的STRATIXII系列的EP2S30，STRATIXII更以其优越的性能为无数的用户提供了低功耗，高性能的优越硬件平台。1.2目前的高速存储器技术在高速数据采集、高速数据存储与高速数琚处理技术方面，虽然国外一些知名企业如德州仪器(TI)、安捷伦(Agilent)、NI(美国国家半导体公司)、H

4、P(美国惠普公司)、泰克(Tektronix)、美国LINK、Fluke、Nicolet、Gould、Advantest第42页共42页清华大学2010届毕业设计说明书以及日本横河等仍然占据着强势的地位，但是国内不少企业也纷纷崛起，如凌华科技、研华、泛华、北京安迪科技、北京和利时等，不少企业都在急起直追，原来那种国外企业垄断技术市场的局面已经一去不复返。许多高技术、高指标的产品，不再是国外知名企业的专利，国内多数企业已经掌握了这些高端的技术，并且已经在技术市场推出了自己叫得响的产品。例如，在高速数据采集、高速数据存储技术中，目前普遍

5、应用双口RAM技术、FIFO技术以及换体存储技术．使得高速数据采集、高速数据存储技术中几乎不再存在瓶颈问题，只有性价比的考虑而已[3]。在冲击力探测方面，大部分探测器都是利用电容效应，热气泡效应，光效应等间接手段来探测得，但是其最基本的原理都是由于冲击力使某个介质产生变形，通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出[4]。1.3论文主要研究内容及安排本篇论文是以StratixII系列器件EP2S30为控制核心，设计基于CPLD的高速存储器的设计系统，并根据相应情况提供实时显示和数据存储分析功能。针对上述研究内容，本论文内容具体安排如

6、下：第1章：阐述了研究本课题的背景及目前的存储技术。第2章：进行了方案对比，并设计了系统的总体方案。第3章：对系统进行了硬件设计，并对硬件的各个模块及模块电路做了详细的介绍。第4章：结合时序对系统进行软件总体及子程序的设计，并绘制了流程图，并给出了AD774工作时序和CPLD程序。第5章：对系统调试过程中容易出现的问题做了阐述，并对本系统的改进做了说明。第6章：对本系统设计做了简要的总结。第42页共42页清华大学2010届毕业设计说明书2系统总体方案设计2.1系统总体方案对比与分析目前的存储技术发展主要基于两个方面，一是专用存储器件

7、的开发，如存储器IC（K24C02,04,08,16,32,64,128），闪存记忆卡（其中有些是USB借口便于数据高速传送和接受，也方便设计外围连接电路）；一是某些微型处理器自带一部分存储单元，有flash、eprom、eeprom等类型，这些器件有STC89C55RD+内嵌20K字节的Flash程序存储器、16K字节的EEPROM存储器以及1280字节的SRAM[5]，ATmega128内有128K字节的系统内可编程Flash，4K字节的EEPROM，4K字节的内部SRAM[6]，这些器件都是基于51内核构建的，存储容量和存储速

8、度方面有所限制。相比而言，可编程逻辑器件却有很大的潜力，不仅容量大而且速度更快，所以目前大部分先进的存储技术都是用可编程逻辑器件设计的。目前常用的可编程逻辑器件主要有FPGA与CPLD。它们都是可编程ASIC器件，有很多共同特点．但二