在自動控制與檢測系統中，經常涉及到模擬信號的采集與處理，一般的做法是使用單片機和其他芯片將系統資源擴展進而實現期望的功能，但是這種做法會使得外部電路規模和系統成本顯著增加，從而導致系統設計的復雜性，一般很難達到較高的采樣速度。設計基于FPGA的高速采樣控制系統，靈活方便，可以很大程度提高系統的整體性能。

　　1、系統構成及工作原理

　　本文所設計的數據采集控制系統結構與工作原理如圖1所示。該系統由FPGA采樣控制模塊構成系統的核心電路，該模塊主要由控制器（Controller）、內嵌雙口RAM（Adram）、地址計數器（Addrcnt）等三部分構成。系統工作原理如下：控制器（Controller）作用是對AD574A進行控制和對Adram執行寫入操作。地址計數器（Addrcnt）作用分兩種情況：（1）當計數器的清零端Cntclr為高電平時，其輸出為0;（2）當時鐘Clkclr的上升沿到來時，其開始計數，并提供存儲地址保存采集數據。內嵌雙口RAM（Adram）的作用是在FPGA內部實現的RAM，存儲采集數據，與此同時外部設備（比如DSP、單片機等）可以讀入其數據，以做進一步處理。在wren處于高電平時，采集數據就可以根據輸入地址保存在相應的存儲單元之中。

　　2、設計控制器（Controller）模塊

　　2.1、AD574A主要特點和工作時序圖

　　作為一種帶有三態緩沖器的快速12位逐次比較式A/D轉換芯片，AD574A可以直接與8位或16位微處理器相連，而不需要附加邏輯接口電路。其片內有時鐘脈沖源和基準電壓源，也無需外接時鐘和參考電壓等電路就可以正常工作。AD574A的轉換時間為25μs，線性誤差在±1/2LSB內。芯片內含有逐次STS逼近式寄存器SAR、DAC轉換電路、控制邏輯、比較器及三態緩沖器等。采用單通道單極性或雙極性電壓輸入和28腳雙立直插式封裝。AD574A由12位A/D轉換器、控制邏輯、三態輸出鎖存緩沖器、10V基準電壓源四部分構成，芯片具有兩種工作模式：單一工作模式和全速工作模式（圖1）。

　　圖1 ?數據采集控制系統的原理結構

　　AD574A的封裝形式雙列直插式，共有28個引腳（圖2），其中，CS為片選信號，低電平有效;CE為芯片允許信號，高電平有效;只有CS和CE同時有效，AD574A才能工作。R/C為讀出或轉換控制信號，用于控制ADC574A是轉換還是讀出。當為低電平時，啟動A/D轉換;當為高電平時，將轉換結果讀出。12/8為數據輸出方式控制信號，當為高電平時，輸出數據為12位;當為低電平時，數據是作為2個8位字輸出。A0轉換位數控制信號，當為高電平時，進行8位轉換，為低電平時進行12位轉換。其操作功能見表1，相應的工作時序圖見圖3。

　　圖2 ?引腳圖

　　圖3 工作時序圖

　　表1不同引腳狀態組合實現的AD574A操作功能表