基于fpga的多路高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

《基于fpga的多路高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、總第!"卷第!#$期電測與儀表%&’(!)*&+!#$,--.年第.期/’0123415’605783090:2;<:723890:2524&:65=+)>>.基于!"#$的多路高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)林長青!孫勝利!中科院上海技術(shù)物理研究所?上海,>>>@A"摘要!結(jié)合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在航天遙感中的應(yīng)用"介紹了一種基于BCDE的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)"給出了硬件原理框圖"并對系統(tǒng)進行了分解"而后討論了影響系統(tǒng)性能的因素#實際應(yīng)用證明"采用該方法設(shè)計的系統(tǒng)能有效地完成多路同步高速數(shù)據(jù)采集任務(wù)#關(guān)鍵詞!BCDE$多路$高速數(shù)據(jù)采集中圖分類號!FC"!#文獻標(biāo)識碼!G文章編號!H>>HIH

2、AJ>",>>.#>.I>>.,I>$123’4567)88,394:7;<,,0=)’)$*>24&4’4/8;-&’,?@)&,0A8B"#$K<*LM5:NIO4:N"PQ*LM5:NI7M0:NRPM5:NM54S070531M<:7242820&TF01M:&’&N=5:UCM=7417?LM4:070E15U09=&TP140:107?PM5:NM54">>>@A?LM4:5V$%&’()*’WFM0X5X034:23&U81075Y4:U&T98’24I1M5::0’U52551O847424&:7=7209Z570U&:BCDE5:UM4NMI7X00

3、UPSE6?5:U2M0M53U[53071M0952417475’7&X3070:20U+FM0T512&375TT0124:N2M0X03T&395:10&T7=7209530U4718770U+EXX’41524&:4:X3512410U09&:72352072M0]5’4U42=&TU52551O847424&:7=7209++,-./(0&WBCDE^98’24I1M5::0’^M4NMI7X00UU52551O847424&:7=7209C引言耗低"工作頻率高"可以集采集控制%緩沖%處理%傳輸現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)的飛速發(fā)展"使得在一個控制%通訊于一個芯片

4、內(nèi)"編程配置靈活"開發(fā)周期較小的系統(tǒng)里完成數(shù)據(jù)的實時處理成為可能#在某些短"系統(tǒng)簡單"而且比較容易移植到航天級芯片里"因微機檢測場合"還可能會產(chǎn)生一些帶寬或邊沿陡峭的此"對于有嚴(yán)格時序要求的多路高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)"模擬信號"特別在航天遙感中"往往還需要多通道數(shù)我們采用BCDE構(gòu)建多路高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)核心控?fù)?jù)采集"而且由于存在覆蓋面積大%周期性強的特點"制電路"主要完成數(shù)據(jù)的采集%傳輸#采樣通道數(shù)為@"采集的數(shù)據(jù)量大"因此"這樣往往對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣頻率,6bc"Ea分辨率要求為_-Z427#采集%傳輸速度和精度提出了較高要求#D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件實現(xiàn)&_’最常用的數(shù)據(jù)采

5、集方案往往是以6LQ為核多路同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件架構(gòu)如圖_#心"控制多路信號的采集及處理"但由于單片機本身如圖_"輸入模擬信號經(jīng)過調(diào)理電路后送E‘a(chǎn)轉(zhuǎn)的指令周期以及處理速度的影響"對于多通道%多個換陣列"經(jīng)過數(shù)據(jù)的合并后送SE6緩存"最后將采集E‘a(chǎn)組成的陣列進行控制以及數(shù)據(jù)處理"普通6LQ的數(shù)據(jù)分兩路"一路經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡送進CL"另一路送往往很吃力甚至達不到要求"因此高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)里往往不采用單片模擬信!"號#輸$%入&!"!!!"#"機直接控制#模擬信!號"#輸$%入&#"$#$%#$!"#$$&,’采用航天級aPC&如Ea模擬信!"號#輸$%入&%%%&PC

6、,_-,-’"但由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)往往是進行些簡單的讀寫"對aPC的高模!擬"信#$號%輸&出!"#$速運算能力來說是種浪費#而BCDE集成度高%體積小%功圖_多通道高速E‘a(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5!"萬方數(shù)據(jù)5總第!"卷第!#$期電測與儀表%&’(!)*&+!#$,--.年第.期/’0123415’605783090:2;<:723890:2524&:65=+)>>.信號恢復(fù)電路恢復(fù)出模擬信號以便觀察!E!B"6#$T根據(jù)?@AB在系統(tǒng)中功能"可以將其模塊化為BC!!D控制及并串轉(zhuǎn)換#乒乓傳輸控制#EB6讀寫控制F""個部分!##$$!"#$!"#$G(GBCD控制及并串轉(zhuǎn)換

7、模塊!!采用多片無差別BCD構(gòu)成陣列來實現(xiàn)"與常用的""##模擬多路開關(guān)加單片BCD比"保證了信號采集的同步$$性"避免了使用模擬多路開關(guān)帶來的一系列問題如開E!B"6#"$關(guān)導(dǎo)通電阻的影響#通道切換過程中尖峰電壓的處門!控"信#號$門!控"信#$號理#輸入信號電壓擺幅#高頻采樣時噪聲的抑制等!BC圖F乒乓EB6控制D轉(zhuǎn)換芯片采用BD公司的BDH""."量化位數(shù)G"I427"轉(zhuǎn)換速率".6J@J"采用流水線結(jié)構(gòu)"輸出管道應(yīng)打開"鎖存器"呈高阻狀態(tài)&與此同時"EB6"則進延遲F個采樣時鐘周期"內(nèi)部集成取樣保持器!其工行數(shù)據(jù)讀出"鎖存器F呈高阻狀態(tài)"鎖存