基于CPLD的并口数据的采集和存储

需要输出的并口数据从存储器读出后应先于握手信号放置在输出口上并进行保持，待并口数据稳定后才能输出握手信号。握手信号的延迟时间及握手信号的宽度可以进行设定以增强系统的适应性。并口发送数据示意图如图3所示。
2．3数据存储及与交换
本系统中由双口RAM作为系统输入和输出数据的缓冲区，由CPLD和总线接口PCI9054共同使用。由于系统输入输出数据量较大，输入输出操作频繁，因此可将双口RAM的存储空间平均分割成长度相同的两半，输入输出数据占用一半存储空间。这样当CPLD向第一块存储空间写入数据时，PCI9054既可以从这块存储空间读出数据，同时还可以向另外一块存储空间写入数据，这样可以几乎节约一半的操作时间。但是当双口RAM的两端同时对同一个地址单元分别进行读数据和写数据的操作时，读出的数据会是错误的。为了防止发生这种错误，可以使用双口RAM内部的仲裁机制，利用BUSY信号进行判断。当读取一个地址单元中的数据时首先判断BUSY信号是否为低电平，如果BUSY信号为低电平时表示双口RAM的另外一边正在对该地址单元进行写操作。使用仲裁机制可以有效消除读写冲突，但是也需要系统不断的对双口RAM的BUSY信号进行判断。这会严重的占用系统资源，同时也影响了数据的传输速度。本系统中，再次利用乒乓结构将接收和发送数据的存储空间各分为长度相等的两部分。存储空间最终分配示意图如图4所示。

接收数据时，当CPLD将一块出处空间写满数据以后向PCI9054产生中断信号并产生一个标志信息，PCI9054接收到中断信号以后首先查询标志信息判断是哪一块存储区域已经写满，然后将这一存储空间中的数据读出并发送给系统。此时CPLD可以继续向另一块存储空间写入数据。同样地，当PCI9054向其中一块发送区写入数据时，CPLD可以从另一块区域中读出数据。
乒乓结构存储形式使得数据交换和数据处理可以并行进行，极大地节约了处理时间，对系统满足实时性要求具有及其重要的意义。
2．4 接口时序控制
当雷达的回波数据与双口RAM中的数据同时淮备好时，由于PCI9054局部总线读写速度较快，如果先接收数据，则双口RAM中的数据有可能溢出，而如果先将双口RAM中准备好的数据发送出去则接收的数据需要等待一段时间，影响了系统的实时性。因此CPLD必须控制双口RAM的读写时序，既使发送区的数据不会溢出同时又不影响系统的实时性。由于双口数据速率相对于系统来说速度相对比较慢，因此本系统采用分时处理的办法解决。首先判断握手信号是否有效，如果握手信号有效则表明并口正在将接收数据写入双口RAM，否则并口正处于接收间隔时间，CPLD对双口RAM没有写操作。由于每组并口数据的传输速率比较固定，因此间隔时间可以预知。在此间隔时间将双口RAM中的数据读出并发送，通过这种方法可以进一步提高数据的收发速率，减少数据在双口中的滞留时间，更加提高了系统的实时性。

3 结 语
本文采用单片CPLD完成了以往需要大量外围器件来完成的雷达并口数据收发及存储功能，所设计的CPLD已应用于雷达系统中，其应用结果表明：
(1)采用CPLD极大的简化了系统结构，减少了板卡体积，降低了系统的发热量和干扰，提高了系统的可靠性，也给调试维修带来了极大的方便。
(2)使用QuartusⅡ使得硬件“软件化”自动设计，更新了传统的电路设计和调试方式，大大缩短了开发周期，特别是其设计仿真和定时分析使得设计更可靠，确保了系统逻辑的正确性。