液壓系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)輕小、傳動(dòng)比大、運(yùn)行平穩(wěn)、易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速和自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。但液壓傳動(dòng)系統(tǒng)（特別是大型液壓系統(tǒng)）也存在一些缺點(diǎn)。主要是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、其內(nèi)部狀態(tài)難以檢測(cè)，給液壓系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和日常維護(hù)帶來一定的困難。因此如何提取系統(tǒng)的特征信號(hào)。有效地對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和隱患，有著十分重要的工程意義。

　　目前國(guó)內(nèi)專門針對(duì)液壓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品比較少，而且存在諸如采集參數(shù)選擇不當(dāng)或不夠、采集速率偏低、未能準(zhǔn)確反映液壓系統(tǒng)的工作狀況、接口不利于安裝或傳輸速度太慢等問題。本文設(shè)計(jì)了一種基于CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）+FX2（單片機(jī)CY7C68013）的便攜式高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用了數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)多模塊并行技術(shù)和USB2.0接口。實(shí)踐證明，該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，實(shí)時(shí)同步采集和傳輸速度相當(dāng)于DSP系列的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。

　　1 設(shè)計(jì)思路

　　數(shù)據(jù)采集包括采集量到電參量的轉(zhuǎn)換、信號(hào)調(diào)理、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩沖、數(shù)據(jù)發(fā)送等幾部分。一般采用主控芯片直接控制模，數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩沖、數(shù)據(jù)發(fā)送等模塊順序執(zhí)行的方式，如圖1（a）所示。要達(dá)到較高的采集速度，須使用如DSP等高速主控芯片，為此而增加了系統(tǒng)成本和軟、硬件的調(diào)試難度。

　　本設(shè)計(jì)選用Cypress公司帶智能USB接口引擎和4K FTFO的單片杌CY7C68013（FX2），其USB數(shù)據(jù)發(fā)送部分可獨(dú)立自動(dòng)執(zhí)行。選用Altem公司的CPLD器件EPM7128，采用VefilogHDL語(yǔ)言編程，設(shè)計(jì)模/數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩存集成控制電路。并采用數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)多模塊并行技術(shù)，當(dāng)模塊執(zhí)行所需的數(shù)據(jù)滿足條件時(shí)立即執(zhí)行，三種模塊可并行執(zhí)行，如圖1（b）所示，從而可通過低主頻CPU來控制高速數(shù)據(jù)采集。

　　上位機(jī)軟件采用美國(guó)國(guó)家儀器公司的IabVIEW語(yǔ)言編寫?；趫D形化編程的G語(yǔ)言使得上位機(jī)軟件的開發(fā)效率大大提高。特別是其NI-VISA3.0（Virtual Instrumentation Software Arehitecture）控件的推出，可以通過調(diào)用其標(biāo)準(zhǔn)化面向具體功能的、通用儀器的API（Application Programmer Interface）驅(qū)動(dòng)接口實(shí)現(xiàn)自主開發(fā)的USB設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)硬件配置如圖2所示。液壓系統(tǒng)中的壓力、流量、溫度以及振動(dòng)頻率等模擬量通過傳感器變換為電信號(hào)后，經(jīng)放大、緩沖、濾波等調(diào)理電路處理后，由模擬開關(guān)電路選擇后送A/D芯片（AD574）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并寫入FX2內(nèi)置的FIFO，由內(nèi)部集成的uSB控制器自動(dòng)發(fā)往上位機(jī)，完成數(shù)據(jù)采集。CPLD控制器除控制模擬開關(guān)電路和ADC（模，數(shù)轉(zhuǎn)換電路）外，還控制將采集得到的數(shù)據(jù)寫入FX2的FIFO。控制器設(shè)計(jì)采用數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)多模塊并行技術(shù)，以提高控制電路的執(zhí)行效率。系統(tǒng)固件程序燒錄于E2ROM中，通電或復(fù)位時(shí)，F(xiàn)X2自動(dòng)加載。系統(tǒng)配備了直流電源，以滿足室外便攜采集的需要。