液壓系統(tǒng)具有結構輕小、傳動比大、運行平穩(wěn)、易于實現(xiàn)無級調速和自動化等優(yōu)點，已被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領域。但液壓傳動系統(tǒng)（特別是大型液壓系統(tǒng)）也存在一些缺點。主要是結構復雜、其內部狀態(tài)難以檢測，給液壓系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測和日常維護帶來一定的困難。因此如何提取系統(tǒng)的特征信號。有效地對液壓系統(tǒng)進行狀態(tài)監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)故障和隱患，有著十分重要的工程意義。

　　目前國內專門針對液壓系統(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)選擇不當或不夠、采集速率偏低、未能準確反映液壓系統(tǒng)的工作狀況、接口不利于安裝或傳輸速度太慢等問題。本文設計了一種基于CPLD（復雜可編程邏輯器件）+FX2（單片機CY7C68013）的便攜式高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用了數(shù)據(jù)流驅動多模塊并行技術和USB2.0接口。實踐證明，該方案結構簡單，成本低廉，實時同步采集和傳輸速度相當于DSP系列的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。

　　1 設計思路

　　數(shù)據(jù)采集包括采集量到電參量的轉換、信號調理、模/數(shù)轉換、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、硬件的調試難度。

　　本設計選用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)送部分可獨立自動執(zhí)行。選用Altem公司的CPLD器件EPM7128，采用VefilogHDL語言編程，設計模/數(shù)轉換、數(shù)據(jù)緩存集成控制電路。并采用數(shù)據(jù)流驅動多模塊并行技術，當模塊執(zhí)行所需的數(shù)據(jù)滿足條件時立即執(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。

　　上位機軟件采用美國國家儀器公司的IabVIEW語言編寫?；趫D形化編程的G語言使得上位機軟件的開發(fā)效率大大提高。特別是其NI-VISA3.0（Virtual Instrumentation Software Arehitecture）控件的推出，可以通過調用其標準化面向具體功能的、通用儀器的API（Application Programmer Interface）驅動接口實現(xiàn)自主開發(fā)的USB設備的驅動。

　　2 硬件設計

　　系統(tǒng)硬件配置如圖2所示。液壓系統(tǒng)中的壓力、流量、溫度以及振動頻率等模擬量通過傳感器變換為電信號后，經(jīng)放大、緩沖、濾波等調理電路處理后，由模擬開關電路選擇后送A/D芯片（AD574）轉換成數(shù)字信號，并寫入FX2內置的FIFO，由內部集成的uSB控制器自動發(fā)往上位機，完成數(shù)據(jù)采集。CPLD控制器除控制模擬開關電路和ADC（模，數(shù)轉換電路）外，還控制將采集得到的數(shù)據(jù)寫入FX2的FIFO?？刂破髟O計采用數(shù)據(jù)流驅動多模塊并行技術，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，通電或復位時，F(xiàn)X2自動加載。系統(tǒng)配備了直流電源，以滿足室外便攜采集的需要。