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《基于fpga的高速多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、基于FPGA的高速多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)孫東輝，胡輝，郭云波（北華航天工業(yè)學(xué)院電子工程系，河北廊坊065000）基金頒發(fā)部門(mén)：河北省教育廳；項(xiàng)目名稱：控制網(wǎng)絡(luò)通信性能分析及網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的研究；項(xiàng)目編號(hào)：Z2006405；基金申請(qǐng)人：孫東輝摘要：本文介紹了一種基于FPGA的高速多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，描述了系統(tǒng)的主要組成及FPGA的實(shí)現(xiàn)方法。在硬件上FPGA采用ACEX1K100器件，用于實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換器的控制電路、多路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)器等電路。軟件上采用MAX+PLUSⅡ的LPM參數(shù)化模塊庫(kù)和VHDL硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。A/D轉(zhuǎn)換器采
2、用的是高速及高精度的MAX120器件。關(guān)鍵詞：FPGA；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；A/D轉(zhuǎn)換器；數(shù)據(jù)選擇器；存儲(chǔ)器DesignofHigh-speedMulti-channelRealTimeDataCollectionSystemBasedonFPGASUNDongHuiHUHuiGUOYunBo(ElectronicsEngineeringDepartment,NorthChinaInstituteofAstronauticEngineering,Langfang065000,China)Abstract:Thepaperintroduces
3、thedesignofhigh-speedmulti-channelrealtimedatacollectionsystembasedonFPGA.ThemaincomponentofthesystemandtheachievingmethodofFPGAaredescribed.InhardwareFPGAusesACEX1K100devicetoRealizecontrollingcircuitofA/Dtranslator,multiplexerstranslatorandmemorycircuitetc.InsoftwareF
4、PGAusesLPMparametermodularlibraryandVHDLhardwaredescriptionlanguageofMAX+PLUSⅡ.A/DtranslatorusesMAX120deviceforhighspeedandaccurate.Keywords:FPGA；DataCollectionSystem；A/Dtranslator；DataSelector；Memorizer[中圖分類號(hào)]TP302.1[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B1．引言FPGA（FieldProgrammableGateArray）是現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列
5、的簡(jiǎn)稱。隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，可編程器件在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，不僅縮短了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期，而且利用器件的現(xiàn)場(chǎng)可編程特性，可根據(jù)具體應(yīng)用的要求對(duì)器件進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置或編程，簡(jiǎn)單易行地完成功能的添加和修改。因此，可編程器件已成為電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要角色。由于FPGA/CPLD具有高集成度、高速度與高可靠性等特點(diǎn)，時(shí)鐘延時(shí)達(dá)ns級(jí)，因此在高速的實(shí)時(shí)測(cè)控領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出兩個(gè)方面的要求：一方面，要求接口簡(jiǎn)單靈活且有較高的數(shù)據(jù)傳輸率；另一方面，由于通道多、數(shù)據(jù)量較大，要求主機(jī)能夠?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)做出快速響應(yīng)，并及時(shí)進(jìn)
6、行分析和處理。一般的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由多路數(shù)據(jù)選擇器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、單片機(jī)控制器以及通信接口電路等組成。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器中的多路數(shù)據(jù)選擇器由多個(gè)模擬開(kāi)關(guān)組成，加上A/D轉(zhuǎn)換器的控制電路及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，電路所需元器件較多，因此電路板設(shè)計(jì)的面積較大。如果采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA電路實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)選擇器、存儲(chǔ)器及外圍的一些控制電路。不僅可以減小電路板的設(shè)計(jì)體積，而且最大限度地提高系統(tǒng)的信號(hào)采集和處理能力。2．系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)由多路模擬信號(hào)輸入、多路數(shù)據(jù)選擇器、A/D轉(zhuǎn)換器、采集器控制電路
7、、CPU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及接口電路等組成。多路模擬多路數(shù)據(jù)A/DCPU接口電路信號(hào)輸入選擇器轉(zhuǎn)換器采集器控?cái)?shù)據(jù)制電路存儲(chǔ)器圖1多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)框圖多路模擬信號(hào)輸入由傳感器放大器及調(diào)理電路組成（這里不做介紹）；A/D轉(zhuǎn)換器采用美國(guó)MAXIM公司近來(lái)新推出的產(chǎn)品MAX120，該芯片為采用BICMOS工藝生產(chǎn)的帶采樣電路的12位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，能方便的與一般微處理器接口，并且集跟蹤/保持器(T/H)、精密電源于一體。轉(zhuǎn)換時(shí)間為1.6μs，采樣率是500Ksps。MAX120有多種采樣模式可供選擇，輸入電壓為±5V，極限值為±15V，功
8、耗為210mW，全溫度下無(wú)丟失碼，適合于高速數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，滿足高速、高精度數(shù)據(jù)處理的要求。在整個(gè)設(shè)計(jì)框圖中，多路數(shù)據(jù)選擇器、采集器控制電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可以由一片可編程邏輯芯片組成。另外還可利用可編程邏輯芯片完成信號(hào)
