摘　　要
    随着电子技术的发展,硬件描述语言的发展至今已有几十年的历史,并已成功地应用到系统的方针、验证和设计综合等方面。80年代后期由美国国防部开发的VHDL语言(VHSIC Hardware Description Language)恰好满足了上述这样的要求,它的出现为电子设计自动化(EDA)的普及和推广奠定了坚实的基础。使用VHDL语言来设计数字系统是电子设计技术的大势所趋。
正是在这一背景下,本文就VHDL在数据采集系统这一部分的应用,做了详细的介绍，其中，有限状态机的实现是关键。在课题开发的过程中,涉及到CPLD,ADC0809, VHDL硬件描述语言以及MUXPLUS的系统仿真。
本文共分五章，具体结构如下：前两章介绍数据采集系统的概况、CPLD的优势等基础知识。第三章是VHDL硬件描述语言，第四章是主要芯片详细介绍，第五章是VHDL程序设计。

关键词：有限状态机；VHDL； CPLD；数据采集

ABSTRACT
Along with the technical development of electronics, the hardware description language of development already has several decades of history up to now, and have already applied to the policy of the system successfully, verify and design comprehensive etc. aspect. Expect to be satisfied above-mentioned such request by luck by the language of VHDL( the VHSIC Hardware Description Language) of the American Ministry of National Defense development after 80's, its emergence lay the solid foundation for the universality and expansion that the electronics designs the automation( EDA).Use the language of VHDL to design the numerical system and is an electronics to design the technical irresistible general trend.
Exactly under this background, in this text ,the VHDL collects the system application of this part in the data, doing the detailed introduction,among the rest,the keypoint is that carrying out FSM . In the process of topic develop, involve the CPLD, ADC0809, the VHDL hardware description language and MUXPLUS systems really imitate.
This text is divided into five totally, the concrete structure is as follows: Ex- two advantages of the general situations, CPLDs that introduction data collects the system etc. foundation knowledge. Chapter 3 is the VHDL hardware description language, chapter 4 is a detailed introduction of main chip, chapter 5 is a program design of VHDL.

Key words: FSM; VHDL; CPLD; data acquisition

目　　录
第1章 绪论 1
1.1 数据采集系统的意义和任务 2
1.2 CPLD在数据采集系统中的意义 3
1.3 有限状态机在VHDL语言中的应用 4
第2章 数据采集系统的总体介绍 5
2.1 系统整体框图 5
2.2 系统组成 6
2.3 简单单片机工作 7
2.4 本章小结 12
第3章 VHDL硬件描述语言 13
3.1 硬件描述语言简介 13
3.1.1 VHDL语言的特点 14
3.1.2 利用VHDL语言设计硬件电路的优点 16
3.2 VHDL语言程序的基本结构 18
3.2.1 实体 18
3.2.2 结构体的子结构描述 22
3.2.3 程序包及库和配置 23
3.3 VHDL语言的对象和数据类型及运算操作符 26
3.3.1 VHDL语言的对象 26
3.3.2 VHDL语言的数据类型 28
3.3.3 VHDL语言的运算操作符 30
3.4 VHDL语言结构体的描述方式 31
3.4.1 结构体的行为描述方式 31
3.4.2 结构体的数据流描述方式 31
3.4.3 结构体的结构描述方式 32
3.4.4 结构体的混合描述方式 33
3.5 本章小结 34
第4章 主要芯片详细介绍 35
4.1 A/D转换器ADC0809 35
4.1.1 A/D概况 35
4.1.2 ADC0809介绍 37
4.2 双口RAM芯片IDT7005 42
4.3 CPLD（EPM7128STC100-10）芯片 43
4.4 本章小结 46
第5章 VHDL 程序设计 47
5.1 系统的流程图及管脚分配 47
5.2 有限状态机的设计 50
5.2.1 有限状态机的描述方式 50
5.2.2 本系统的状态机实现 51
5.2.3 有限状态机的时序 54
5.3 本章小结 54
结论 55
参考文献 56
致谢 57

第1章 绪论
随着数字时代的到来，数字技术的应用已经渗透到了人类生活的各个方面。数字系统的发展在很大程度上得益于器件和集成技术的发展，著名的摩尔定律（Moore's Law）的预言也在集成电路的发展过程中被印证了，数字系统的设计理念和设计方法在这过程中发生了深刻的变化。从电子CAD、电子CAE到电子设计自动化（EDA），随着设计复杂程度的不断增加，设计的自动化程度越来越高。目前，EDA技术作为电子设计的通用平台，逐渐向支持系统级的设计发展；数字系统的设计也从图形设计方案向硬件描述语言设计方案发展。可编程器件在数字系统设计领域得到广泛应用，不仅缩短了系统开发周期，而且利用器件的现场可编程特性，可根据应用的要求对器件进行动态配置或编程，简单易行地完成功能的添加和修改。
在现代工业的发展中，实时测控系统得到广泛应用，这就对高速数字信号处理系统提出了更高的要求。因为要涉及大量的设计，为了提高运算速度，应用了大量DSP器件。数据采集系统是整个系统的核心部分之一，传统方法是应用MCU或DSP通过软件控制数据采集的模/数转换，这样必将频繁中断系统的运行从而减弱系统的数据运算，数据采集的速度也将受到限制。因此，CPLD的方案被认为是数字信号处理系统的最优方案之一，由硬件控制模/数转换和数据存储，从而最大限度地提高系统的信号采集和处理能力。