基于FPGA的多路高精度A-D采集卡的設(shè)計(jì).pdf

1、數(shù)據(jù)采集是信號(hào)與信息系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，也是數(shù)字信號(hào)處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)采集是將傳感器輸出的信號(hào)通過(guò)一定的處理轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)由計(jì)算機(jī)根據(jù)不同的需要進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理。
　　 傳統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是利用單片機(jī)和硬件FIFO對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，但這種系統(tǒng)控制單一，且不易升級(jí)。隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)PGA的使用越來(lái)越廣泛。 FPGA電路邏輯關(guān)系清晰，芯片時(shí)延性小、速度快，且可用VHDL或V

2、erilogHDL來(lái)描述其內(nèi)部邏輯電路，便于修改和升級(jí)。如果將FPGA控制器應(yīng)用在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，將會(huì)極大地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。
　　 本課題設(shè)計(jì)了一個(gè)基于FPGA的多通道、高精度的高速數(shù)據(jù)采集卡。它主要由FPGA控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及接口總線(xiàn)構(gòu)成，該數(shù)據(jù)采集卡具有速度高、功耗低、數(shù)據(jù)傳輸方便等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集卡采用A/D轉(zhuǎn)換器ADS1246對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、差分轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后，利用FPGA設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)鐘模塊、內(nèi)部

3、控制模塊及緩存模塊，這樣不僅能夠通過(guò)控制模塊來(lái)控制通道選擇、波特率配置和控制采樣速率等，還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞、緩存和處理等功能，最后通過(guò)串行接口把FPGA中的緩存數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)終端。
　　 本課題中采用FPGA作為數(shù)據(jù)采集卡的核心器件，這類(lèi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠高效、高精度、穩(wěn)定的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，有著很高的可擴(kuò)展性和可調(diào)試性。FPGA內(nèi)部的時(shí)序控制模塊利用硬件描述語(yǔ)言VHDL來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)選用24位S-Δ串行ADS1246轉(zhuǎn)換器進(jìn)行