基于FPGA的数据采集控制模块设计

通过一个A／D转换控制器产生对ADC0809的控制信号。启动ADC0809之后，随即就会按照一定频率进行A／D转换。同时通过一个数据锁存信号将数据锁存到A／D转换控制模块中。这个锁存信号将作为RAM控制器写输入控制信号。当RAM读写控制器的写控制信号有效之后，将开启RAM的写使能有效信号，将采集到的数据写入RAM的第600个地址单元中，然后RAM控制器将RAM中的数据向上移动一位，移动完之后，产生一个数据更新完毕信号，之后才通过内部的一个控制信号，允许从RAM读出数据。若RAM中读数据使能，每当VGA显示控制器发出一个读数据命令时，RAM读写控制器便开启RAM的读有效信号，读出RAM中的数据，并且通过VGA控制器的时序控制和输出信号进行显示。外部的按键部分共有8个，这8个按键控制ADC0809的8路通道的选择。键盘控制器的功能就是扫描所按下按键的行和列值，并且合成键值。转换成按键数值0～7，最终控制8个模拟输入通道的选择。
2．1 VGA显示控制器的设计
常见的彩色显示器一般由阴极射线管(CRT)构成，彩色是由红、黄、蓝(R，G，B)三基色组成的，用逐行扫描的方式解决图像显示。其引出线共含5个信号：R，G，B三基色信号；HS；行同步信号；VS；场同步信号。
对于VGA显示器的这五个信号的时序驱动要严格遵循“VGA工业标准”，即640×480×60模式，否则会损害VGA显示器。在此，控制器共有2个输入信号，6个输出信号。CLK连接到外部的晶振上，其晶振频率是50 MHz。由于VGA工业标准所要求的晶振频率是25 MHz。因此，在此控制器中首先要将时钟进行二分频。RD是一个8位的数据量，它接收从RAM读出的数据。输出信号READ用于控制RAM控制模块开启RAM的读有效信号，只要READ有变化，那么将进入读数据状态，由RD接收读出来的数据。HS和VS分别是行同步信号和场同步信号，R，G，B为三条输出的信号线。显示波形是通过改变R，G，B这三条输出信号的值来实现的。
每读出一个数据，其实是对应着一个像素点。由于这里所采集的电压值范围是0～5 V，对应ADC0809转换成的数据量是0x00～0xFF、，所以在设计时只要将RD接收的具体数值与显示器中的某一行相对应即可，具体实现用比较语句就可以实现行定位，同时列辅助寄存器LLV加1即可，这样即可实现连续波形。这些点连接起来就是一个完整的波形，而其中行同步和场同步信号的产生则分别由内部信号CC，LL根据已知的输入时钟，通过计数器计数的方式，达到工业标准要求的频率。
2．2 A／D转换控制器的设计
在此设计中，是利用状态机对A／D转换进行控制的。控制ADC0809采样状态图，如图2所示。