??? 通道控制器采用Altera公司的CPLD器件FLEX10K50QC240來(lái)實(shí)現(xiàn)。PC104主機(jī)首先初始化通道控制器,，通過(guò)板卡命令對(duì)板卡進(jìn)行操作,，如啟動(dòng)、停止,、設(shè)置工作參數(shù)（如中斷選擇,、每分鐘采樣次數(shù)、輸出因子等）,。然后通道控制器對(duì)各個(gè)AD7711通道進(jìn)行操作,，如寫AD7711的控制寄存器" title="控制寄存器">控制寄存器、讀寫其校準(zhǔn)寄存器里的校正因子,、讀取每個(gè)通道的采樣數(shù)據(jù),。通道控制器的另一個(gè)功能是根據(jù)PC104主機(jī)的指示對(duì)串口E²PROM進(jìn)行讀寫操作,，并提供結(jié)果。
??? 采樣頻率有1Hz,、2Hz,、4Hz、8Hz,、16Hz,、32Hz、64Hz等,，指定每個(gè)通道每分鐘等間隔采樣次數(shù),。板卡的控制器提供數(shù)據(jù)緩沖能力，每個(gè)采樣周期都將12個(gè)通道的數(shù)據(jù)保存在緩沖器里,。在存儲(chǔ)了若干個(gè)采樣周期的數(shù)據(jù)后,，向主機(jī)發(fā)出中斷，讓PC104總線讀走數(shù)據(jù),，輸出因子則指定每次中斷間采樣周期的個(gè)數(shù),。板卡提供八個(gè)ISA中斷，主機(jī)可以選擇其中一個(gè),。
??? AD7711每次采樣16位數(shù)據(jù),，所以主機(jī)PC104總線從通道控制器讀取數(shù)據(jù)時(shí)，使用16位I/O訪問(wèn),，因此/IOCS16和SBHE信號(hào)應(yīng)當(dāng)被驅(qū)動(dòng),，而IOCHRDY則被用來(lái)插入等待周期。由于通道控制器和AD7711都采用10MHz時(shí)鐘,，所以對(duì)于CPU主頻比較快的PC104總線,，其ALE、/IOW,、/IOR,、AEN等信號(hào)的有效電平脈寬是與時(shí)鐘周期有關(guān)系的，此時(shí)它們的脈寬可能比板卡的時(shí)鐘周期100ns要小,，故不能用它們直接作為時(shí)鐘使能,，而應(yīng)當(dāng)利用它們的沿來(lái)鎖存" title="鎖存">鎖存地址，并觸發(fā)得到寬脈沖信號(hào)完成使能,，鎖存數(shù)據(jù),。
??? AD7711采用自時(shí)鐘方式。SCLK提供串行時(shí)鐘輸出,；SDATA是串行數(shù)據(jù)位,；/DRDY的下降沿表明數(shù)據(jù)字準(zhǔn)備好，當(dāng)傳送完畢時(shí)恢復(fù)到高電平,；/TFS,、/RFS是發(fā)送和接收數(shù)據(jù)幀同步信號(hào),；A0是地址輸入，表明是對(duì)AD7711控制寄存器操作,，還是對(duì)AD7711數(shù)據(jù)或校準(zhǔn)寄存器操作,。
2 通道控制器的設(shè)計(jì)
2.1 邏輯框圖
??? 這里采用CPLD器件FLEX10K50QC240來(lái)實(shí)現(xiàn)通道控制器的所有邏輯。其內(nèi)部邏輯原理框圖如圖2所示,。主要的功能有：①包含有若干個(gè)控制或狀態(tài)寄存器,，主要用來(lái)設(shè)置工作參數(shù)和對(duì)AD7711通道進(jìn)行控制；②對(duì)AD7711的數(shù)字界面提供接口,；③提供足夠的數(shù)據(jù)緩沖能力,；④具有可編程的采樣時(shí)鐘發(fā)生器；⑤具有內(nèi)部RAM和控制讀取片外串口E2PROM的能力,。

?

??? 當(dāng)主機(jī)的PC104總線地址被驅(qū)動(dòng)時(shí),，則在ALE的下降沿鎖存地址。當(dāng)選中板卡地址時(shí)（這里以0x280～0x28f為例）,，則利用/IOW的上升沿鎖存數(shù)據(jù),，并根據(jù)地址譯碼的不同，鎖存到不同的寄存器里,。這里有四個(gè)控制寄存器,，即通道操作寄存器(CtlReg,0x282)、板卡命令寄存器(CmdReg,0x286),、用于串口E2PROM和內(nèi)部RAM的存儲(chǔ)器操作控制寄存器(EepReg,，其中包括用于控制的16位寄存器0x288和數(shù)據(jù)寄存器0x289)及參數(shù)寄存器（ParaReg,ox280）。由于通道操作寄存器是32位,，主機(jī)對(duì)同一個(gè)口地址（如0x282）連續(xù)進(jìn)行兩個(gè)16位寫操作,，因此利用兩個(gè)連續(xù)的/IOW寫數(shù)據(jù)。通道操作寄存器低24位是寫入AD7711的數(shù)據(jù),，即24位控制字或校準(zhǔn)數(shù)據(jù),。高8位的含義如下：

???
??? R/W：0表示寫，1表示讀,。
??? F1,F0：00表示對(duì)AD7711控制寄存器操作,，11表示對(duì)AD7711校準(zhǔn)寄存器操作，01則是讀取數(shù)據(jù),。
??? CHCH3CH2CH1CH0：1xxxx表示全通道操作，0xxxx表示某單通道操作,。
??? 因?yàn)榉峙浣o每塊采集卡的I/O地址空間有限,，所以利用板卡命令寄存器的低8位作為參數(shù)數(shù)據(jù)，高8位作為命令/參數(shù)類型,。為了穩(wěn)定可靠地鎖存數(shù)據(jù),，參數(shù)寄存器的使能信號(hào)由板卡命令寄存器寫選中信號(hào)延時(shí)兩個(gè)時(shí)鐘周期得到,。參數(shù)類型是指采樣速率、輸出因子,、中斷號(hào),。板卡命令寄存器高8位提供的命令有啟動(dòng)（START）、停止,、同步（驅(qū)動(dòng)AD7711的/sync線）,、復(fù)位、FIFO清零等命令,。
??? 圖2中的粗線表示數(shù)據(jù)的流向,。通道主控器（ChnMaster）與AD7711數(shù)字界面接口，負(fù)責(zé)產(chǎn)生AD7711的所有讀寫時(shí)序,。一共有12個(gè)通道主控器,，可以并行地工作，由通道觸發(fā)電路（ChnTrigger）觸發(fā)和指定串/并工作方式,。它將通道操作寄存器給出的并行24位控制字或校準(zhǔn)數(shù)據(jù)（由CtlReg.F1F0決定）轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù),由SDATA發(fā)送出去,，或者讀取AD7711的數(shù)據(jù)寄存器和控制/校準(zhǔn)寄存器，將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成24位和16位的并行數(shù)據(jù),。當(dāng)通道主控器產(chǎn)生Rdy信號(hào)時(shí)表示接收完畢,，新的數(shù)據(jù)已經(jīng)獲得。
??? 根據(jù)通道操作寄存器的24～28位,，有全通道和單通道工作方式,。
??? 當(dāng)CH=1時(shí)，為全通道的數(shù)據(jù)采集并行工作方式,。如果板卡命令START有效,，可編程時(shí)鐘發(fā)生器（ProgClkGen）則根據(jù)采樣速率輸出采樣時(shí)鐘。采樣時(shí)鐘直接或經(jīng)定時(shí)器（Timer）延時(shí)后產(chǎn)生Tpt信號(hào)輸入到通道觸發(fā)電路,，產(chǎn)生通道使能信號(hào)Ena,，從而觸發(fā)通道主控器開始工作。每個(gè)通道的通道主控器讀取AD7711的數(shù)據(jù),，當(dāng)16位數(shù)據(jù)讀完時(shí),，輸出Rdy信號(hào)?？刂品峙淦鳎―irector）接收采樣時(shí)鐘和Rdy信號(hào),。當(dāng)所有通道的Rdy信號(hào)都收到時(shí)，輸出通道選擇信號(hào)到4～16多路選擇器,依次選通各個(gè)通道的數(shù)據(jù),，并產(chǎn)生FIFO寫控制信號(hào),，將每個(gè)通道的數(shù)據(jù)寫入FIFO里。當(dāng)采樣次數(shù)達(dá)到輸出因子大小時(shí),，就通過(guò)中斷產(chǎn)生模塊（IntrGen）輸出一個(gè)指定的中斷脈沖,。PC104主機(jī)接收到中斷后,讀取參數(shù)寄存器（0x280）的值,，其大小即為輸出數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)?？刂品峙淦鬟€對(duì)主機(jī)連續(xù)讀取數(shù)據(jù)的/IOR信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),，若該次中斷讀取的數(shù)據(jù)完畢，產(chǎn)生中斷處理結(jié)束信號(hào),，允許下次對(duì)FIFO進(jìn)行寫操作,。
??? 當(dāng)CH=0時(shí)，由CH3CH2CH1CH0決定對(duì)哪個(gè)通道操作,，一般對(duì)AD7711讀寫控制字和校準(zhǔn)字時(shí)使用單通道的操作,。當(dāng)PC104主機(jī)寫控制寄存器時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)表示寫新控制字完畢的脈沖信號(hào),，觸發(fā)通道觸發(fā)電路使之產(chǎn)生一個(gè)通道使能信號(hào)Ena,，使相應(yīng)的通道主控器開始工作。如果寫AD7711控制/校準(zhǔn)寄存器,，則通道主控器將24位數(shù)據(jù)鎖存,，進(jìn)行并-串轉(zhuǎn)換發(fā)送出去。如果讀AD7711控制/校準(zhǔn)寄存器,，則通道主控器接收串行數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成24位并行數(shù)據(jù),。通道操作寄存器的通道號(hào)決定多路選擇器的輸出，將數(shù)據(jù)鎖存到通道寄存器數(shù)據(jù)鎖存器(0x284)里,。操作完成后,，狀態(tài)寄存器的busy位為0，主機(jī)就可以從地址0x284讀取到相應(yīng)AD7711控制/校準(zhǔn)寄存器里的數(shù)據(jù),。
??? 圖2里還包括了內(nèi)部RAM和對(duì)外部串口E2PROM,。可以初始化RAM,，使CPLD在上電時(shí)就保存有各通道校準(zhǔn)參數(shù),，但是若修改固化參數(shù)，必須重新編譯和對(duì)外部配置器件編程,，用戶主機(jī)不能修改,。若將參數(shù)保存在片外的串口E2PROM，則可以對(duì)其讀和寫,，以方便用戶主機(jī)根據(jù)實(shí)際情況校準(zhǔn)各個(gè)通道,，并保存新的校準(zhǔn)參數(shù)。
2.2? 通道主控器的設(shè)計(jì)
??? 通道主控器的主要結(jié)構(gòu)如圖3所示,，包括左移移位寄存器,、/RFS和/TFS生成模塊、SCLK計(jì)數(shù)器。發(fā)送時(shí),，內(nèi)部輸入數(shù)據(jù)通過(guò)LodSht鎖存，通過(guò)移位從Sdata_o輸出,；接收時(shí),，串行數(shù)據(jù)從Sdata_i輸入，通過(guò)移位得到并行數(shù)據(jù)（24位）輸出到內(nèi)部,。ClrSht和EnaSht分別是清零和使能信號(hào),。

?