FPGA在智能压力传感器系统中的应用设计 (3)

　　3．2 数据采集控制单元的实现

　　数据采集系统(DAS)控制单元是整个系统的核心，其输入端口及其功能：DAS_STS用于接收AD1674的STS状态信号；DAS_IN(12位)用于接收AD1674并行12位转换输出；CLK，RST用作系统时钟和RESET的信号。输出端口DAS_RC接AD1674的R／C端，用以控制A／D转换器的启动和读数；DAS_A用作控制AD7502的A1A0通道选通信号；DAS_OUT(加通道的序号为16位)用作DAS控制单元的16位输出数据。

　　DAS控制单元的有限状态机(FSM)有4个状态，分别为St0，St1，St2，St3。St0为选择通道，启动A／D转换，进入St1状态；St1为等待转换结束，若转换结束，进入St2状态，否则保持在St1状态；St2为发出读数据信号，进入St3状态；St3为输出转换数据；选择其他通道，返回St0状态。DAS控制单元采用VHDL语言进行开发，程序的部分代码如下所示：

　　DAS控制单元的仿真如图4所示。图中显示控制单元运行正确。

　　3．3 智能传感器系统软件工作流程

　　系统中误差校正和温度补偿由系统软件控制完成。系统软件由SoPC Builder工具中的软件开发工具(SDK)进行开发。系统软件流程如图5所示。

　　系统上电初始化并启动DAS控制单元，选通每个通道并消除每个通道的随机误差；然后根据校正过的0通道和1通道的数值，实时计算出误差校正因子，依据误差校正公式(1)实时校正零点漂移校准和增益误差，再根据测量得到传感器的工作温度，计算与标准温度的差值，通过查表获得传感器温度变化系数，最后依据温度补偿公式(5)校正测量压力数据，并将数据输出。

　　4 结 语

　　在系统的设计过程中，充分利用FPGA构建系统灵活，软、硬件开发相结合的特点，在满足系统性能的基础上，合理分配软硬件功能，简化系统设计。FPGA把过去由分立芯片实现的系统放在单个芯片中，这种单片系统的设计，大大提高了系统的稳定性和可靠性，同时提高了系统抗工业现场干扰的能力。