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    20世纪80年代后期,半导体和微电子技术的发展,数据采集系统经历了高速发展。微型计算机及大规模集成电路的广泛应用,使得数字信号处理系统功能增强,运算时间极大地缩短,性能稳定性越来越强。因此,越来越多的领域选择使用数字采集处理系统来完成任务。而计算机技术的发展以及数字信号处理理论的日臻完善,尤其软件技术的进步,使得数据采集系统的设计难度降低,开发周期减少,系统的性能显著地提升。21581
    人们对数据采集系统的要求也不再局限于完成数据的采集,同时要求系统能够分析数据;性能上要求采样速率高,存储容量大,能涵盖从低速到高速的一系列范围的实时高速监测;配套的软件要求操作简单,通用性好,功能强。为了满足这些要求,现代数据采集系统一般采用高精度、高性能的芯片,优化设计结构,实现性能的最优。
    目前数字采集系统实现方式主要有以下几种:论文网
    (1)基于单片机实现数字信号采集系统。单片机一般用于控制,时钟频率低,因此处理速度慢,难以完成高速采集的工作。各种功能的实现都依靠软件,占用CPU资源较多,效率低。同时单片机的结构简单,难以构成复杂的系统,一般用于对精度和速度要求不高的场合。
    (2)基于DSP实现数字信号采集系统。DSP运算速度非常快,结合软件编程,具有很大的灵活性,采集精度高,处理能力强,能够实现对信号快速精确的处理。但DSP也有其局限性,操作数有限且其指令为单周期,限制了处理速度和精度。因此并不适用于大规模的高速运算处理。
    (3)基于FPGA的数据采集系统。FPGA是在CPLD等可编程逻辑器件的基础上发展起来的,它不同于传统的ASIC,开发设计更加灵活,应用范围也更为广泛。半定制的电路结构,集成度高,接口丰富,设计灵活,方便拓展实现各种功能。同时用户可以随时修改其功能,从而设计成本降低。
    使用单片机开发数据采集系统价格便宜,一般应用于对采集速度和精度要求不高的场合,能够达到较高的性价比。基于DSP的数据采集系统,运算速度高,但软件开支占用CPU资源过多,因此不适用于大规模高速运算处理。使用可编程逻辑器件FPGA,设计灵活,开发周期短,FPGA的集成度很高,利用VHDL或VerilogHDL等硬件开发语言更改、配置器件内部连接结构和逻辑单元,能实现较高速度和精度的系统。
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