基于FPGA的超多通道高速数据采集系统设计.pdf

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1、总第钙卷第5 1 4 期2 0 0 8 年第1 0 期电测与仪表E l e c t r i c a lM e n s m t m t m t&I n s t r u m e n t a U o nV d 4 5N 0 5 1 4O c t 2 8基于F P G A 的超多通道高速数据采集系统设计木辛君君，黄松岭1，刘立力27 赵伟t(1 清华大学电机系电力系统国家重点实验室，北京1 0 0 0 8 4；2 中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊0 6 5 0 0 0)摘要：为了实现高清晰度油气管道漏磁检测器高精度多通道数据采集的要求，采用A l t e r aC y c l o n e 系列

2、F P G AE P l C 6 为核心控制模块，结合A D 9 2 2 3 模数转换芯片构建了超多通道、高速数据采集系统。利用V H D L 编程构造双口R A M 和状态机，在F P G A 中实现了采集过程中的数组组织与存储。该系统能够完成6 6 0 路、最大采样率为1 3 2 k H z、精度为1 2 位有效数位的模拟信号采集。文中介绍了数据采集系统的构成和设计过程，给出了系统的实验结果。关键词：数据采集；F P G A；A D 9 2 2 3；V H D L中图分类号：T N 7 9文献标识码：B文章编号：1 0 0 1 1 3 9 0(2 0 0 8)1 0-0 0 3 3-0 4

3、D e s i g no fs u p e rm u l t i-c h a n n e la n dh i g h-s p e e dd a t aa c q u i s i t i o ns y s t e mb a s e do nF P G AX I NJ u n-j u n l，H U A N GS o n g-h n 9 1，L I UL i-l?,Z H A 0W e i l(1 S t a t eK e yL a bo fP o w e rS y s t e m s，D e p a r t m e n to fE l e c t r i c a lE n g i n e e r

4、 i n g，T s i n g h u aU n i v e r s i t y，B e i j i n g1 0 0 0 8 4，C h i n a 2 C h i n aP e t r o l e u ma n dN a t u r a lG a sP i p e l i n eP r o j e c tL t d 1 _ a n g f a n g0 6 5 0 0 0，H e b e i，C h i n a)A b s t r a c t：I no r d e rt oa c h i e v et h er e q m r e m e m so fh i s hp r e c i s

5、 i o na n dm u l t i c h a n n e ld a t aa c q u i s i t i o no fo i la n dg a sp i p e l i n em a g n e t i cf l u xl e a k a g ed e t e c t o rw i t hh i s hd e f i n i t i o n，as u p e rm u l t i-c h a n n e la n dh i s h-s p e e dd a t aa c q u i s i t i o ns y s t e mi sb u i l tw i t hA h e r

6、aC y c l o n es e r i e sF P G AE P lC 6a st h ec o r ec o n t r o lm o d u l ea n dA D 9 2 2 3a st h ea n a l o g-d i g i t a lc o n v e r t e r T h ed a t ao r g a n i z a t i o na n ds t o r a g et i r er e a l i z e db yc o n s t r u c t i n gd u a l-p o r tR A Ma n ds t a t em a c h i n eu s i

7、n gV H D Li nF P G Ad u r i n gt h ed a t aa c q u i s i t i o np r o c e s s T h es y s t e ma c h i e v e sa c q u i r i n g6 6 0-r o u t ea n a l o gs i g n a l sw i t ht h em a x i m a lf r e q u e n c yo f1 3 2k H za n dt h ep r e c i s i o no f1 2b i t s T h ec o m p o s i t i o n sa n dd e s

8、i g np r o c e s so ft h ed a t aa c q u i s i t i o na l ei n t r o d u c e d，a n dt h er e s u l t so ft h ee x p e r i m e n ta l er e p r e s e n t e d K e yw o r d s：d a t aa c q u i s i t i o n，F P G A，A D 9 2 2 3，V H D L0 引言油气管道在各种因素的作用下逐渐出现多种缺陷，对管道正常运行构成威胁；严重时可能引起管道中油、气泄漏，造成周围环境污染和资源的极大浪费。因此

9、，对油气管道缺陷进行早期检测、监控和处理成为个重要课题。油气管道漏磁检测器是进行油气管国家高技术发展研究计划(8 6 3)资助项目(2 0 0 7 A A 0 6 2 2 2 3)道缺陷检测的有效手段，为管道安全运行定期检修提供保障和指导。为了提高检测器的缺陷分辨能力，可通过增加传感器通道和提高采样频率来实现。一般来说，通道数目越多、采样频率越高，则检测器所获得的漏磁信息越完善，对各类缺陷的分辨能力也越高。目前，普通漏磁检测器通道数在2 0 0 4 0 0 路左右，而高清晰度检测器的通道数目已达到了1 2 0 0 路，信息一3 3 万方数据总第4 5 卷第5 1 4 期2 0 0 8 年第l

10、O 期电测与仪表D e c t r i c a lM e a s u r e m e n t&I n s t r u m e n t a t i o nV 0 1 4 5N 0 5 1 4O c t 2 0 0 8流量近1 0 M b i t s，如此多数据通道和大数据传输要求给实际检测器数据采集系统设计带来了难题。不但如此，该系统实际应用时，将被密封在管道检测器狭小的夹舱内，因此该数据采集系统对硬件的空间体积也有严格的限制。多通道高速数据采集系统是并行数据采集技术研究的热点【1 习，其控制核心一般为F P G A。与单片机和D S P 相比，F P G A 在多路并行采集方面具有明显优势。单

11、片机受指令周期以及处理速度的影响，难以对多个通道、A D 组成的阵列进行控制，且其总线宽度有限，对于多路数据采集来说，存在数据带宽不足的瓶颈。若采用多个单片机并行的方式，则又造成了系统复杂、功耗高、体积大等致命缺点。D S P 虽然可以实现较高速的数据采集，但在其速度提高的同时，也增加了系统的硬件成本，特别是D S P 的各种功能需要靠软件的运行来实现，其时间消耗在整个采样时间中所占比例偏大，因此其执行的速度和效率不高。F P G A 能有效克服单片机和D S P 的上述缺点，它的全部控制逻辑均由硬件完成，具有时钟频率高、内部延时小、编程配置灵活的特点，可以集采样控制、处理、缓存、传输控制和通

12、信于一个芯片内，因此在多路并行和高速数据采集领域得到广泛应用嗍。多通道数据采集系统的通道数目通常在6 0 路以下，利用F P G A 技术比较容易实现。但本文研究的油气管道漏磁检测器数据采集系统的信息通道有6 6 0路，信息流量达2 MB y t e“s，且其硬件空间尺寸不得大于2 0 c m x8 c m x 5 c m，因此通过简单增加D 转换器的数目来达到设计要求子硬盘中，它包括以下6 个模块：前端信号处理、通道选择、信号调理、数模转换、数据组织和存储控制。当检测完成时，可利用数据分析软件对存储在电子硬盘中的原始数据进行分析，重构管道表面以确定腐蚀缺陷的位置和大小。油气管道漏磁检测器处理

13、的信号主要分两类：A类信号为漏磁信号，共有6 0 0 路，它主要由分布在检测器周向上6 0 0 个霍尔传感器产生，包含了管道内外表面缺陷的大量信息。B 类信号为辅助信号，亦为6 0 0路，主要记录检测器用于判断内外壁缺陷的辅助漏磁信号。根据油气管道漏磁检测器实际要求，本文设计的采集系统结构如图l 所示。系统共包括1 0 路并行采集通道，每个通道由相应的多路选通器与之相连。在输人端，每个多路选通器又分别与6 0 路A 类信号相连，并由其对A 类信号进行选通，从而将6 0 0 路A 类信号均匀地分配到1 0 路并行采集通道之中。B 类信号先通过信号集中器进行预处理，将1 0 个控制信号模拟相加合为

14、1 路，从而产生6 0 路“复合”B 类信号，同样均匀分配到1 0 路并行采集通道中。如此，每6 6 路信号(含6 0 路A类信号和6 路“复合”B 类信号)连接一个多路选通器，被选通的模拟输入信号需经过前置的放大电路进行6 路A 类信号L 广：；广；：n 动A D ci I 些塾H 运iH 竺卜lA D c j 空制II模块l1 0 路并行采橐通道F I x 3 A蝴蝴一_-南盥lI 数据钮织I-+l 存储童块IS 信J爿釜曜H l 多路选虚嚣II 控制慎块I一J多路选通器地址是不现实的。为此，我们采用二级数据选通、多路A D分时复用的方案对采集系统进行高度集成，实现了漏磁检测器超多通道高速

15、数据的设计要求。本文详细介绍基于F P G A 的超多通道高速数据采集系统的设计思路和实现过程，为其它相似系统的设计与应用提供了有价值的参考。l 系统构成油气管道漏磁检测器实际运行时，速度最大可达到6 6 7 m s，每行进3 3 3 r a m 采集数据一次，即要求数据采集系统在5 0 0 p s 的时间范围内完成6 6 0 路通道数据的高精度采集、预处理、数据组织及实时存储功能。为此，本文设计采集系统的主要功能是将管道漏磁检测器多路传感器模拟信号转换成数字信号并存储到电-3 4 图1系统结构框图信号调理，最后通过A D C 环节转换为数据信号。1 0 路并行数据采集通道模数转换之后的所有数

16、据经F P G A组织之后，送入后端存储。2 系统设计2 1 主控制器本系统中主控制器采用E P l C 6。E P l C 6 是A l t e r a 公司推出的一款高性价比F P G A，其内部采用查找表(L U T)和嵌人式阵列块(E A B)相结合的结构，同时内嵌2 个锁相环电路，拥有5 9 8 0 个逻辑单元，含2 0 个12 8 x3 6 位的R A M 块(M 4 K 模块)，有效R A M 空间可达到9 2 1 6 0 位，并能提供高达3 1 1 M b p s 的双向I，o 功能。其工作电压为3 3 v，内核电压仅为1 5 V，从而有效降低了功耗。其外部管脚总数达2 4 0

17、，最大可支持18 5 个用户万方数据总第钙卷第5 1 4 期2 0 惦年第1 0 期电谢与仪表E l e e t r i c a lM e a s u r e m e n t&I n s t n z m e n t a t i o nV o L 4 5N 0 5 1 4O c t 舢I O，因此该F P G A 适用于具有复杂逻辑及存储、缓冲能力的数据采集系统。数据采集系统主控制器的全局时钟频率为5 0 M H z，其主要的I，o 引脚包括1 0 组A D C 转换器(本文选用A D 9 2 2 3)的读控制信号、数据转换接1 2 1、多路选通器通道选择信号、数据存储接口、采集开始结束信号以及

18、系统复位信号，如图2 所示。主控制器设计时，采用自顶向下的设计方法，分别完成如下各个模块的代码编写：A D C 控制模块，控制启动M D 转换及数据采集时序；多路选通器控制模块，产生和发出多路选通器地址命令以选通不同的传感器通道；数据组织存储模块，将并行采集到的数据进行组织并以串行方式输出存储。同时，在主控制器内建立寄存器阵列以实现采集系统的相应功能：配置寄存器阵列，用于存储A D C 和多路选通器通道配置命令，实现对各个通道的配置和标定；数据寄存器阵列，用于存储A D 转换后的数据。l 控制向令lN 采集语遒I川配置和标定l1 上iA D C 翩,良n剖多路选通器lI1 0 路L 割致据存储

19、ll 井行 A D Ct-2 2 数据采集检测器在运行过程中，要求每行进3 3 3 r a m 采集一次数据。当它以最大速度6 6 7 以行进时，每个通道采集时间最长为7 6 仙s。由于系统选用的多路选通器开通稳定时间为4 O 邺，所以A D C 的数据采集和转换时间不能超过3 6 p s。基于此，选择A D I 公司转换速率为3 M S P S 的M D 转换器A D 9 2 2 3，其转换精度为1 2 位，功耗为1 0 0 r o W，+5 V 电源供电，内部自带采样保持运算放大器和2 5 V 参考电压。它的启动信号(C L K)时钟周期为3 3 3 n s，输出通道延迟3 个采样时钟周期

20、，从数据输入到有效数据输出仅需1 0 1 L s。如此，从多路选通器开通到数据采集完成，每个通道一共耗时5 O 斗s(7 6 p s)，这样每个通道的最大采样频率可达到2 0 0 k H z。在本系统中，选用1 0 片无差别的A D C 芯片并使用相同的控制信号，以进行同步采集。当系统收到数据采集命令时，先由F P G A 产生一组多路选通器地址命令，分时选通各个通道；待多路选通器开通稳定之后，再启动1 0 路并行A D C 以进行数模转换。每个通道每次采样3 个点，经过F P G A 取平均值之后，作为该通道的采集结果。1 0 路1 2 b i t s 的A D 转换结果暂时存储在F P G

21、 A 内嵌的双V I R A b i 中等待数据组织。再由F P G A 产生下一组多路选通器地址命令，重复上述采集过程，如此，直到6 6 路数据通道均被采集，本次采集过程结束，等待系统下一次采集命令。2 3 数据组织为了对数据进行有效组织，在F P G A 内部嵌入一个双口R A M，暂存多次M D 转换之后的数据。双口R A M 可以通过V H D L 编程实现，也可以根据需要设置R A M 的宽度与深度，调用Q u a r t u sI I 中L P M 库中的现有模块来实现。在实际设计中，采用L P M 阳md p 模块外加控制逻辑的方法以实现两端都能读写的双端口R A M。对于R A

22、 M 的读写控制，本文采用分段地址加偏移地址的方式，在生成具体地址代码时，可有效避免大量的加法运算，提高了V H D I 程序的兼容性，节省F P G A 片内资源，同时也使得各个通道的数据排列在一个数据区。由于电子硬盘存储单元均为8 b i t s 的倍数，而A D数据转换结果为12 b i t s，为提高存储效率，有必要在存储之前对M D 转换之后的数据进行再组织。系统设定存锗单元宽度为1 6 b i t s，因此可将暂存入双口R A M 中每4 个通道采集得到的数据重组成3 个宽度为1 6 b i t s 的数据。这样，6 6 0 路1 2 b i t s 的数据最终组织成4 9 5 个

23、1 6 b i t s 宽的数据集，以进行存储。2 4 数据存储数据组织完成后需将其数据存储在电子硬盘中，以便利用数据分析软件重构管道表面的缺陷特征。在本系统中，电子盘的最高写盘速度比采集速度快，但在每次写盘之前，系统往往需要等待一段时间，频繁地写盘操作会直接导致电子盘有效存储速度的降低。为了减少写盘次数，提高数据实际存储速度，保证采样、传输和存储各自不问断地进行，在数据采集系统中采用乒乓传输结构。乒乓传输结构包括两个开关控制及两片高速R A M，其控制原理如图3 所示。输入数据流选择单元将数据流等时分配到两个输入数据流选择单元，-|数据缓冲模块l 一一一-输出数据目t 选-4 数据存储控制模

24、块择单元-叫数据缓冲模块2 卜_ 一3 5 万方数据总第4 5 卷第5 1 4 期2 0 0 8 年第1 0 期电测与仪表日e c t r i c a lM e a s u r e m e n t I n s t r u m e n t a t i o nV o l 0 5N 0 5 1 4O c t 2 伽B数据缓冲区中。在第一个缓冲周期，将输入的数据缓存到数据缓冲模块1；在第2 个缓冲周期，通过输入数据选择单元的切换，输入的数据流被存储到数据缓冲模块2 中。同时，通过输出数据流选择单元，将数据缓冲模块1 中的数据送到数据存储控制模块进行存储；在下个缓冲周期，通过输入数据选择单元的再次切换，

25、将输入的数据流缓重新存到数据缓冲模块l，并将数据缓冲模块2 缓存的数据通过输出数据选择单元切换，送到数据存储控制模块进行存储。如此循环。外部数据缓冲模块选用2 片S D R A MC Y 7 C 1 0 4 1 C V 3 3，其最小读写时间为1 0 n s，每片容量为2 5 6 K x l 6 b i t s。该乒乓传输结构通过V H D L 编程实现，相邻的两个缓冲周期对应于V H D 曜序中状态机的两个状态，当一个数据缓冲模块被写满之后，状态机就跳到另一个状态，即对应系统进入下一个缓冲周期，如此往复进行，实现数据不问断的写人和读出。在乒乓存储过程中，始终保证在向数据缓冲模块中写数据之前，

26、该模块中的数据已经在上一缓冲周期被读出，即读取缓冲模块中数据的速度远快于往缓冲模块中写数据的速度，否则，会造成数据丢失。乒乓R A M 的读写转换仿真时序图如图4 所示。图4 中C L K 为系统时钟5 0 M H z，X A d d r e s s 和Y A d d r e s s 分别是两块S D R A M 的读写地址。f u l l t o r e a d 和h a l f _ f u l l 是读写S D R A M 命令，r e a d r e q 和w r i t e _ r e q _ F I F O 分别为对S D R A M 的读写脉冲。从图4 中可以看出，方框标识的区域代

27、表在进行读操作，椭圆形标识的区域表示在进行写操作。两块R A M 交替读和写，输入和输出数据流是连续的。乒乓传输结构的特点是：通过输入数据选择单元和输出数据选择单元按节拍、相互配合的切换，将经过缓冲的数据流无停顿地送入到数据存储控制模块进行存储。在输入输出两端看数据，输人数据流和输出数据流是连续不问断的，从而实现了数据的无缝缓冲和存储。3 实验结果将该数据采集系统应用于某高清晰度油气管道一3 6 一检测器。实验时，检测器在直径为1 0 1 6 m m 管道中经牵拉运行1 0 0 m，同时，密封在夹舱内数据采集系统连续采集管道表面的漏磁信号，并将其存储到电子硬盘中。再利用专门软件对电子硬盘中的原

28、始漏磁数据进行分析，可分别绘制出各个通道对应的波形图，部分波形如图5 所示。每个通道对应管壁周向的不同位置，当波形出现异常值(凸起)表示对应管壁位置有缺陷。通过分析采集得到的数据，即可确定缺陷的位置并量化该处的缺陷大小。图5 数据分析软件绘制的波形图4 总结本文提出了一种基于F P G A 的超多通道高速并行数据采集系统方案。在方案中，利用F P G A 完成数模转换芯片的时序控制和转换数据的组织与缓存。将该采集系统应用于高清晰度油气管道漏磁检测器，经过长时间测试，工作稳定，各通道高速数据流能够正确地被采集和存储，采集速度和A D 转换精度均满足要求。通过设置采集通道的数目，本数据采集系统可以

29、完成各种不同检测精度要求的任务。参考文献 1 1 7 耀，李小清，周云飞，等基于F P G A 多通道数据采集系统设计【J】微计算机信息，2 0 0 7，2 3(2)：1 9 9 2 0 1【2】林长青，孙胜利基于n)G A 的多路高速数据采集系统 J】电测与仪表，2 0 0 5 4 2(4 7 3)：5 2 5 4【3】刘国勤基于F P G A 和D s P 的数据采集器设计与实现叨舰船电子工程。2 0 0 6。2 6(6)：1 8 5 1 8 9【4】高振斌，苏彦莽基于C P L D 雕J 并行多路数据采集控制器【J】河北大学学报(自然科学版)，2 0 0 5，2 5(4)：4 2 5-4

30、 3 0【5】刘卓夫，彭侠夫，李福义，等F P G A 在高速多通道数据采集中的应用叨电测与仪表，2 0 0 2，3 9(1 0)：4 2-4 4 图4 读写乒乓R A M 的仿真时序图(下转第6 6 页)万方数据总第钙卷第5 1 4 期电测与仪裹V 0 1 4 5N o 5 1 42 0 e 8 年第1 0 期E l e c t r i c a lM e a s u r e m e n t&I n s t r m n e n t a f l o nO c t 2 0 0 8数为坩2 i 去，各电阻的实际数据为：R 8=9 8 3 Q，蹦3 k 呲妒志=五若观2 3。风R 7l o c 1 8

31、 1R E F-2,3 qd B3 8 3 7 Id B日d2 9；2，m：BC b l I I一：(矿|、：一、h 1 I。r、|瀛VN5 04，R E F 口9 3 2 3 e q 搴1 璺曼H ZC p I7：_ 州31f 器：r图1 2电压控制型调节系统的实验测试与仿真特性的比较(C C M)参考文献 1】张卫平开关变换器的建模与控制【嘲一E 京：中国电力出版社，2 0 0 6【2 1 2R o b e r tW E r i c k s o n，D m 鲫M a k s i m o v i c F u n d a m e n t a l so fP o w e rE l e c t r

32、 o n i c s M K h w e rA c a d e m i cP u b l i s h e r s，2 0 0 1【3】D a r i u s zC z a r k o w s k i M a r i a nk e r c z u k C i r c u i tM o d e l so fP W MD C-D CC o n v e r t e r s 叨A e r o s p a c ea n dE l e c t r o n i c sC o n f e r e n c e,N A E C O N1 9 9 2，P r o c e e d i n g so ft h eI E

33、E E1 9 9 2N a t i o n a l,1 9 9 2，V 0 1 1,4 0 7-4 1 3【4】陈亚爱用安捷伦4 3 9 5 A 扩频测量铝电解电容频率特性【J】中国测试技术，2 0 0 7，3 3(5)：4 4-4 6【5】童诗白，华成英主编模拟电子技术基础(第3 版)【M】北京：高等教育出版社，2 0 0 1 作者简介：胨亚爱(1 9 6 1 一)，女广东中山人，副教授，研究方向为电力电子与电力传动。E m a i l：c h e n y a a i O O y a h o o C O a l c n张-P-_ Z-(1 9 5 7-)，男，博士，教授，博士生导师研究方向为

34、电力电子技术及应用。刘元超(1 9 7 9 一)，男。助理研究员，研究方向为电力电子。收稿日期：2 0 0 8-0 6-1 3(杨长江编发)(上接第3 6 页)【6】叶卫东，曹照连基于F A 的数据采集系统设计叨现代电子技术。2 0 0 5 2 4(2 1 5)：11 2 一1 1 4 阴孟德刚，何国瑜基：P F P g A 数据采集系统I J】电子测量技术，2 0 0 4。(5)：7 4-7 5【8】杨林楠，李红刚张丽莲。等基于F P G A 的高速多路数据采集系统的设枷计算机工程，2 0 0 7，3 3：2 6 8 2 4 8【9 俅是科技编著c P L D，F l P G A 应用开发技

35、术与工程实践【M】北京：人民邮电出版社。2 0 0 5 作者简介：辛君君(1 9 8 4-)，男，湖北孝感人汉族，清华大学电机系硕士研究生，一6 6 一主要研究方向为电磁测量及无损检测。E m i l：x i n j j l 0 g n m l l c 彻。黄松岭(1 9 7 0-)，男清华大学电机系副教授，主要研究方向为无损检测与评估。刘立力(1 9 7 0-)，女，工程师，多年从事管道工程工作。赵伟(1 9 5 6-)，男，清华大学电机系教授多年从事现代电磁测量技术及仪器方向的教学和研究工作。收稿日期：2 0 0 8-0 5 1 3(常会敏编发)万方数据基于FPGA的超多通道高速数据采集系

36、统设计基于FPGA的超多通道高速数据采集系统设计作者：辛君君，黄松岭，刘立力，赵伟，XIN Jun-jun，HUANG Song-ling，LIU Li-li，ZHAO Wei作者单位：辛君君,黄松岭,赵伟,XIN Jun-jun,HUANG Song-ling,ZHAO Wei(清华大学电机系,电力系统国家重点实验室,北京,100084)，刘立力,LIU Li-li(中国石油天然气管道工程有限公司,河北廊坊,065000)刊名：电测与仪表英文刊名：ELECTRICAL MEASUREMENT&INSTRUMENTATION年，卷(期)：2008，45(10)被引用次数：1次 参考文献(9条)

37、参考文献(9条)1.万耀.李小清.周云飞 基于FPCA多通道数据采集系统设计期刊论文-微计算机信息 2007(02)2.林长青.孙胜利 基于FPGA的多路高速数据采集系统期刊论文-电测与仪表 2005(473)3.刘国勤 基于FPGA和DSP的数据采集器设计与实现期刊论文-舰船电子工程 2006(06)4.高振斌.苏彦莽 基于CPLD的并行多路数据采集控制器期刊论文-河北大学学报(自然科学版)2005(04)5.刘卓夫.彭侠夫.李福义 FIGA在高速多通道数据采集中的应用期刊论文-电测与仪表 2002(10)6.叶卫东.曹照连 基于FPGA的数据采集系统设计期刊论文-现代电子技术 2005(2

38、15)7.孟德刚.何国瑜 基于FPGA数据采集系统期刊论文-电子测量技术 2004(05)8.杨林楠.李红刚.张丽莲 基于FPGA的高速多路数据采集系统的设计期刊论文-计算机工程 2007(07)9.求是科技 CPLD/FPGA应用开发技术与工程实践 2005 相似文献(10条)相似文献(10条)1.期刊论文 张晓琴.罗隆.ZHANG Xio-qin.LUO Long 基于FPGA的6通道同步数据采集系统研究-煤炭技术2010,29(5)以FPGA为核心控制模块,AD7656为数据采集模块,实现6通道、16位精度同步数据采集,采用Flash存储采集到的数据,通过PC104总线将数据传输剑上位机

39、.详细介绍了A/D转换电路、FPGA控制电路设计以及软件流程图.2.期刊论文 吕喜在.黄芝平.苏绍璟 基于FPGA的宽带数据采集时钟相位校正方法-计算机测量与控制2009,17(11)为了解决宽带数据采集中由于传输线延时不一致造成的数据误采集的问题,首先从数据传输线电平转换机理人手分析了这一问题的原因所在,在此基础上,给出了估算采集时钟相位失真程度的一种简便测试方法,并分析了基于FPGA实现的两种时钟相位校正方法,即DPLL法和Logic Cell法;最后,利用FPGA集成开发环境Quartus对这两种相位校正方法的性能进行了仿真和比较,结果表明,这两种方法都具有精确的可控性.3.期刊论文 孙

40、炎辉.丁纪峰.SUN Yanhui.DING Jifeng 基于FPGA的数据采集控制模块设计-现代电子技术2009,32(22)设计以FPGA为基础的数据采集控制模块,克服传统的以单片机或DSP作为控制器带来的采集速度和效率上的瓶颈,同时显示部分创新性地采用了VGA标准接口,大大提高了显示系统的兼容性.设计的控制模块主要由四个部分组成:数据采集部分、数据缓存部分、按键控制部分和图形显示部分.在设计过程中,用VHDL语言来编写程序,利用Max+Plus 软件对各模块进行仿真.从仿真结果可以看出,该模块能够实现数据的实时采集和采集结果的便捷显示,达到了作为数据采集主控模块对外围电路的良好控制.4

41、.学位论文 刘爱荣 基于FPGA的分布式数据采集技术的研究 2003 在电厂中有大量的数据量需要采集,为了降低风险性和提高系统的可靠性,该系统采用了分布式的数据采集系统.即在现场建立多个工作站,由工作站对该地的数据进行采集,然后各个工作站再将所采集到的数据送入上位机进行进一步处理.在工作站的实现过程中,采用基于FPGA的数据采集系统,FPGA在整个数据采集系统中起着核心控制的作用,从而取代了传统的基于单片机的数据采集系统.该文重点介绍了FPGA技术以及利用FPGA实现的数据采集控制器.该数据采集控制器主要实现了数据的采集、显示、存储以及串口通迅功能.为此,在该次设计中,在FPGA内部主要设立了

42、A/D转换模块、显示模块、存储模块、串口通讯模块以及控制模块.在该文的最后给出了各个模块的仿真时序图.5.期刊论文 伍乾永.陈彬.WU Qianyong.CHEN Bin 基于FPGA的实时图像数据采集模块设计-微电子学2008,38(3)论述了基于FPGA的实时图像处理系统数据采集模块的设计方法.在该设计中,先将实时图像数据离散成ITU-656数据格式,然后把图像数据分奇偶场存储到SRAM的高8位和低8位字节中,从而实现帧存储,以方便后续处理.该设计在整个系统中进行了联调,经验证,能正确实现实时图像数据采集.6.期刊论文 李晓辉.周荫清.王祖林.Li Xiaohui.Zhou Yinqing

43、.Wang Zulin 基于FPGA的机载数据采集系统设计-仪器仪表学报2006,27(z3)针对机载数据系统采集的数据种类多、时间长、数量大等问题,本文设计了一种基于FPGA的机载数据采集系统.系统采用FPGA与单片机相结合的硬件架构,利用FPGA集成度高、在线可编程等特点,灵活、高效、准确地实现了高精度数据采集;另一方面,系统通过USB接口完成了与地面计算机之间的数据传送和任务接收.本文介绍了该系统的体系结构,重点讨论了系统实现中关于模块化设计和抗干扰设计的关键技术,最后给出了系统标定和测试的方法.实验证明,该系统工作稳定,采集精度高,可靠性好,具有很强的通用性和扩展性.7.期刊论文 黄善

44、文.王学军 基于USB和FPGA的数据采集系统设计-舰船电子工程2010,30(9)文章从系统总体结构、硬件设计和软件设计三个方面阐述基于USB和FPGA的多通道同步数据采集与处理系统的设计方法.系统采用FPGA作为主控芯片,实现了A/D转换芯片的控制、数据在双SRAM中的乒乓缓冲控制以及和USB接口芯片CY7C68013A的通信控制.通过USB驱动程序,动态链接库和LabVIEW实现了上位机中数据的显示,处理与存储.该系统能够满足多通道同步数据采集的要求.8.期刊论文 潘小冬.陈泽祥.高升久.黄自力.PAN Xiao-dong.CHEN Ze-xiang.GAO Sheng-jiu.HUAN

45、G Zi-li FPGA+DSP的红外图像数据采集与显示-红外与激光工程2007,36(6)在FPGA+DSP构建的硬件平台上,以链路口(LinkPort)通信协议为根据,实现红外图像数据采集与显示.重点描述红外图像数据采集与经过LinkPort传入DSP,图像压缩与经过LinkPort传出DSP以及图像数据缓存与显示,最后介绍了程序调试过程中的方法.样机在实验中取得了良好的效果.9.学位论文 李丹娜 基于FPGA的多通道微波辐射计数据采集与系统控制单元的设计与研制 2009 微波辐射计是一种重要的遥感探测器，数据采集与系统控制单元是微波辐射计的重要系统组成部分。多通道数据采集与系统控制单元完

46、成信号的采集和数字化处理，并根据观测数据控制系统的工作状态，实现对微波辐射计系统工作模式的控制，通过异步串行通信与上位机进行通信。本文采用FPGA(Field Programmable GateArray，现场可编程逻辑门阵列)技术设计多通道微波辐射计数据采集与系统控制单元。FPGA具有集成度高、逻辑实现能力强、速度快、设计灵活性好等众多优点，尤其在并行信号处理方面有很大优势，因此可以很好的实现多通道微波辐射计数据采集和系统控制单元的各项功能。论文的主要内容包括：(1)简要介绍了噪声注入型实时定标微波辐射计的系统组成及工作原理，并对其工作时序控制进行了分析；(2)详细讨论了异步串行通信协议及R

47、S232接口标准和FPGA技术，并针对噪声注入型实时定标微波辐射计的具体特征，提出了基于FPGA技术的多通道微波辐射计数据采集和系统控制单元的设计方案；(3)完成了噪声注入型实时定标多通道微波辐射计数据采集和系统控制单元硬件电路的技术实现，并完成了FPGA的逻辑程序设计；(4)对数据采集和系统控制单元进行了仿真和调试，结果满足设计要求，验证了设计方案的可行性。相对于传统的技术手段而言，本设计方案所采用的FPGA技术减少了器件数目，更有利于提高系统的集成度和可靠性，同时系统易实现、易修改；通过上位机控制，可以作为通用型多通道数据采集系统使用，具有较强的实用性和可扩展性。10.期刊论文 刘鑫.任勇

48、峰.甄国涌.张文栋.LIU Xin.REN Yong-feng.ZHEN Guo-yong.ZHANG Wen-dong 基于FPGA及AD9223的多路数据采集、存储系统-弹箭与制导学报2006,26(2)文中提出了一种用于某弹载存储系统地面测试台的多路数据采集、存储系统实现方法.该系统实现了通过FPGA控制对压电传感器输出信号进行连续采样和存储,通过总线把数据传送到PC机.并详细介绍了AD9223在多路数据采集、存储系统中的应用方法.引证文献(1条)引证文献(1条)1.夏亮.宋宝.唐小琦 基于FPGA的多通道数据采集卡开发期刊论文-组合机床与自动化加工技术 2010(2)本文链接：http:/