基于FPGA的高速数据采集系统设计毕业设计论文

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基于FPGA高速数据采集系统（终）

基于FPGA 的高速数据采集系统设计摘要：基于可编程逻辑器件FPGA 和USB2.0芯片CY7C68013为核心的高速采集系统，设计了在FPGA 的控制下，的控制下，USB USB 接口模块、接口模块、AD AD 转换模块等协同工作下对输入信号的数据采集系统。

介绍了从硬件和软件两个方面来设计数据高速采集系统，重点说明了硬件设计的原理、重点说明了硬件设计的原理、固件程序的设计思想、固件程序的设计思想、固件程序的设计思想、应用程序的设计、应用程序的设计、应用程序的设计、固件下载固件下载驱动程序的开发，驱动程序的开发，USB USB 控制器CY7C68013的特性，通过VHDL 语言设计对USB 控制器的访问控制操作、制器的访问控制操作、USB USB 控制器固件程序设计、控制器固件程序设计、USB USB 驱动程序设计。

该系统可以实现对信号的高速采集，以实现对信号的高速采集，并通过并通过USB 总线与上位机通信，实现在Labview 控制界面下进行显示以及数据的存储，这种基于FPGA 的同步采集、实时读取采集数据的设计充分发挥了FPGA 和USB 的优点，提高系统采集和传输速度。

的优点，提高系统采集和传输速度。

关键词：FPGA ；USB2.0；高速采集；Labview High Speed Data Acquisition System Design Base on FPGA Abstract: Take the the logical logical logical component component component FPGA, FPGA, FPGA, USB2.0 USB2.0 USB2.0 chip chip chip and and and CY7C68013 CY7C68013 CY7C68013 as as cores.This system realize the high speed acquisition of input signal with the cooperation work of FPGA controller, USB connector and AD converter. Introducing from two aspects of hardware and software ,the design of high speed data acquisition System System focuses focuses focuses on on on the the the principle principle principle of of of hardware hardware hardware design, design, design, the the the firmware firmware firmware program program program design, design, application design, development of firmware download driver, USB controller CY7C68013 CY7C68013 characteristics characteristics characteristics realize realize realize the the the control control control of of of visit visit visit of of of USB USB USB controller controller controller and and and the the design of USB controller firmware program and USB driver.By means of USB bus and Upper Computer, the display and store of data can be achieved under the Labview control interface. The design of synchronous acquisition and real-time read give full play play to to to the the the advantages advantages advantages of of of FPGA FPGA FPGA and and and USB, USB, USB, improving improving improving the the the speed speed speed of of of acquisition acquisition acquisition and and transmission. KEYWORD: FPGA; USB2.0; Speed Acquisition ; Labview 目录第一章概述 (1)1.1项目背景及研究意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)第二章总体方案设计 (2)2.1硬件总体方案设计 (2)2.2软件总体方案设计 (2)2.2.1 FPGA 程序流程图 (2)2.2.2 USB 芯片程序流程图 (2)2.2.3 LABVIEW 程序流程图 (3)第三章硬件设计 (4)3.1 3.1 硬件原理设计........................................................................硬件原理设计 (4)3.2 3.2 芯片的选择...........................................................................芯片的选择 (5)3.2.1 FPGA 的选择 (5)3.2.2 USB 芯片选择 (5)3.2.3 A/D 的选择 (5)3.3硬件电路设计 (6)3.3.1 USB 芯片外围电路设计 (6)3.3.2 CPLD 电路设计 (7)3.3.3 AD 电路设计 (7)第四章软件设计 (8)4.1 FPGA 程序设计 (8)4.2 USB 固件程序设计 (10)4.3上位机程序设计 (12)第五章系统调试 (14)第六章设计总结……………………………………………………………………17 附录………………………………………………………………………………… 附录Ⅰ附录Ⅰ附录Ⅰ Protel Protel 原理图…………………………………………………………… 附录Ⅱ附录Ⅱ附录Ⅱ FPGA FPGA 顶层图………………………………………………………………第一章概述1.1 项目背景及研究意义随着信息技术的飞速发展，随着信息技术的飞速发展，各种数据的实时采集和处理在现代工业控制和科学研究中已成为必不可少的部分，数据采集系统中主要关注的是精度和采样率的问题。

基于FPGA的高速数据采集系统的设计

收稿日期:2001-12-28;修改日期:2002-06-14文章编号:1006-6705(2002)03-0046-04新产品・新技术基于FPG A 的高速数据采集系统的设计张　伟1,韩一明2,吴新玲1(1.华北电力大学电子系,河北保定071003;2.天津电力公司,天津200000)Design of H igh Speed Data Acquisition System B ased on FPGAZH ANG Wei 1,H AN Y i 2ming 2,W U X in 2ling 1(1.N orth China E lectric P ower University ,Baoding 071003,China ;2.T ianjin E lectric P ower C o ,T ianjin 200000,China )Abstract :FPG A can replace MPUs and DSPs in controlling the data acquisition process in data acquisition system.The system based on FPG A has the characteristics of high speed ,functional agility and easy to m odify.Hence it is especially suitable for the highspeed data acqui 2sition.According the method of top 2down ,FPG A is divided into s ome functional m odules.The designing method and controlling flow of each m odule are discussed in detail.The data acquisition system can be used in rem ote power supervising and controlling.S imulation results dem onstrate the validity of the data acquisition system.K ey w ords :data acquisition ;FPG A ;PCI bus ;rem ote supervising and controlling摘要:FPG A 可以在数据采集系统中取代单片机和DSP 对数据采集过程进行控制。

毕业设计(论文)-基于fpga的数据采集器[管理资料]

引言数据采集是获取信息的基本手段。

数据采集技术作为信息科学的一个重要分支，是以传感器、信号测量与处理、微型计算机等技术为基础而形成的一门综合应用型技术。

数据采集作为现代测控技术的基础，己经广泛应用于工业生产、科学研究的诸多领域。

在工业生产中，应用数据采集系统可以得到工业现场的温度、湿度、电压、电流等技术参数，所得结果可以反馈给用户和控制系统，为提高产品质量、降低成本提供信息；在科学研究方面，数据采集可以提供大量的现场信息，成为探索科学奥秘的重要手段[1]。

如何对信号进行实时采集、实时存储，保证信号不丢失，以满足工业现场的需要，一直是数据采集系统研究的一个重要方向。

国外方面[2][3][4]，随着国外微电子技术、计数机技术、测控技术和数字通信技术的发展，目前国外数据采集技术已经较初期有了很大的发展。

从近来国外公司展示的新产品可以看出，主要的发展可以概括为功能多样，体积减小和使用方便等三个方面。

国外在研制和使用数据采集系统方面发展迅速，基于MedWin技术的数据采集器也发展较深，在体积和性能具有很大优势得采集器多以FPGA为平台，但价格相对来说就不具有竞争力。

成本较低的数据采集系统多以单片机为主芯片，但是在性能和速度方面就不具有优势。

目前国外的数据采集方面的研究主要着重于传感器，高精度、高速度的传感器层出不穷而且在价格上有了很大进步。

比如美国尼高力仪器技术公司08年生产的2700型数据采集器，完美地将数据记录仪、程控开关与数字表的优势集于一身，是一款高精度、多功能、使用方便的多路数据采集器。

同年惠普公司生产的HP34970A 型数据采集器具有6／12位分辨率，0．004％基本直流精确度和高达250通道／秒的扫描率，非易失性存储器可保存多达50000个带有时间标记的读书，可测包括直流电压、交流电压等等数据。

虽然这些数据采集器的功能无比强大，但是成本都较昂贵。

国内方面[5][6][7]，国内数据采集器与目前国外数据采集器相比，在技术上仍然存在着一定的差距，主要表现在：①由于受国内振动等传感器水平的限制，分析频率范围不宽，在工业方面给一些低速的机器或轴承的诊断等带来了一定的困难；②由于数据采集器的内存不大，数据采集器本身的信号处理功能不强，在现场只能做一些简单诊断，精密诊断需要离线到计算机上去做，现场精密诊断功能较弱；○3设备的软件水平，仍在设备维修管理和基本频谱分析上徘徊，机器故障诊断专家系统还需完善，软件人机界面有待改进④设备的性能与成本的协调还缺乏一定的优势。

基于FPGA的高速数据采集技术毕设论文

南京理工大学毕业设计论文作者: 王娜学号： 0808190110学院(系): 自动化学院专业: 电气工程及其自动化题目: 基于FPGA 的高速数据采集技术指导者：(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)2012 年 6 月樊卫华副教授讲师赵高鹏随着计算机技术的突飞猛进以及移动通讯技术在日常生活中的不断深入，数据采集不断地向高速、智能化的方向发展。

本文针对此需求，实现了一种基于FPGA的高速数据采集系统。

该系统利用AD器件对信号进行模数转换，利用FPGA设计内部模块进行ADC的逻辑控制并实现数据缓存功能。

本文首先介绍了高速数据采集技术的国内外发展现状，确定了系统总体方案，完成了FPGA与A/D的芯片选型；利用Protel完成了硬件电路原理图的设计，并使用Quartus II完成了FPGA内部模块的设计，实现了时钟管理模块、数据采集控制模块和数据缓存模块。

最后在Red Cyclone开发板上完成了FPGA程序的下载测试，验证了程序的正确性。

关键词FPGA 高速数据采集A/D模数转换Title FPGA Based High-speed Data Acquisition TechnologyAbstractAlong with the development of computer technology by leaps and bounds and mobile communications technology has advanced in daily life, data acquisition develops to high speed, intelligent continually. According to the needs, this paper designed a high-speed data acquisition system based on FPGA. The system used AD device to realize A/D conversion, used FPGA to design internal modules of ADC logic control and realized circuit control data cache function.This paper firstly introduced the development of high-speed data acquisition technology at home and abroad, determined the system overall program, completed the FPGA and AD chip selection, finished the design of the hardware circuit principle by using Protel, completed the design of FPGA internal module by using Quartus II, realized clock management module, data acquisition control module and data cache module. Finally finished the FPGA program download test on the Red Cyclone development board to verify the correctness of the program.Keywords FPGA High-speed Data acquisition AD converter目次1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 高速数据采集的现状 (2)1.3 课题研究任务及论文结构 (3)2 系统总体设计方案 (4)2.1 需求分析 (4)2.2 系统实现方案 (4)2.3 系统各模块芯片选型 (6)2.4 本章小结 (8)3 硬件电路设计 (9)3.1 硬件电路设计工具介绍 (9)3.2 硬件详细设计 (9)3.3 本章小结 (14)4 程序的设计与实现 (15)4.1 FPGA设计与仿真工具 (15)4.2 时钟管理模块的设计与实现 (18)4.4 数据缓存模块的设计与实现 (25)4.5 总体电路图 (27)4.6 本章小结 (29)5 FPGA下载测试 (30)5.1 FPGA下载简介 (30)5.2 测试结果与分析 (31)5.3 本章小结 (36)结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)1绪论1.1课题背景在工业生产和科学技术研究的各行业中，常常需要对各种数据进行采集，如液位、温度、压力、频率等信息的采集。

基于FPGA的高速实时数据采集系统设计

基于FPGA 的高速实时数据采集系统设计皮代军,张海勇,叶显阳,秦水介(贵州大学光电子技术及应用重点实验室贵州贵阳 550025)摘要:设计一款基于FPG A 的高速实时数据采集系统,该系统采用FP GA 作为控制器,主要完成通道选择控制及增益设置、A /D 转换控制、数据缓冲异步FIF O 三部分功能。

系统采用V erilog HD L 语言,通过软件编程控制硬件实现通道的选择和可编程增益放大器放大倍数的设置,利用FP GA 内部自带的RA M 设计16位的FIF O,实现数据的缓冲存储。

这种基于FP GA 的同步采集、实时读取采集数据的方案,可以提高系统采集和传输速度。

系统的仿真验证结果显示,所设计的高速实时数据采集系统达到了预期的功能。

关键词:数据采集系统;FP GA ;DSP ;F IFO中图分类号:T N402 文献标识码:B 文章编号:1004-373X(2009)06-012-03Design of High Speed Rea-l time Data Acquisition System Based on FPGAP I Daijun,Z HA N G H aiy ong,YE Xiany ang ,QIN Shuijie(Laborat ory f or Phot oelect ric T echno logy and Application,Guizho u Uni v ersity ,Guiyang,550025,China)Abstract :A hig h speed r ea-l time data acquisit ion sy stem based o n a F PG A is desig ned in this paper.T his system co mbines three functio ns of the channel selectio n to contro l and gain setting,A/D swit ching contr ol,and the data buffering asy nchro no us FIF O by using a FP GA as the contro ller of a data acquisition sy stem.T he channel choo sing and g ain setting of a pr og rammable gain amplifier co uld be realized thro ug h the so ftwar e pr og ramming contro lling hardw are by using the Ver ilog H DL lang uag e.A 16-bit FIF O is designed t o acco mplish the data buffering memor y using t he inter nal R AM in a F PGA.T he plan of synchro -nized acquisition and the r ea-l time r ead data based on FP GA impro ves the system speed o f dat a acquisitio n and the t ransmis -sio n.T he simulation results sho w that the designed hig h speed rea-l t ime data acquisition system has goo d functions.Keywords :data acquisition system;FPG A ;DSP ;FI FO收稿日期:2008-07-28基金项目:国家自然科学基金资助项目(60666001)0 引言随着信息技术的飞速发展,各种数据的实时采集和处理在现代工业控制和科学研究中已成为必不可少的部分。

基于FPGA的高速数据采集系统设计

基于FPGA的高速数据采集系统设计随着科学技术的不断进步，数据采集系统在许多领域都发挥着重要作用。

为了满足高速数据采集的需求，基于现场可编程门阵列（FPGA）的高速数据采集系统设计应运而生。

本文将介绍这一系统的设计原理和关键技术。

首先，我们需要了解FPGA的基本原理。

FPGA是一种可编程的硬件设备，可以根据需要重新配置其内部逻辑电路。

这使得FPGA在数据采集系统中具有极大的灵活性和可扩展性。

与传统的数据采集系统相比，基于FPGA的系统可以实现更高的采样率和更低的延迟。

基于FPGA的高速数据采集系统设计主要包括以下几个关键技术。

首先是模数转换（ADC）技术。

ADC是将连续的模拟信号转换为数字信号的关键环节。

在高速数据采集系统中，需要使用高速、高精度的ADC来保证数据的准确性和完整性。

其次是FPGA内部逻辑电路的设计。

为了实现高速数据采集，需要设计高效的数据处理逻辑电路。

这些电路可以实现数据的实时处理、存储和传输等功能。

同时，还需要考虑电路的时序约束和资源分配等问题，以确保系统的稳定性和可靠性。

另外，时钟同步技术也是高速数据采集系统设计的重要内容。

在高速数据采集过程中，各个模块需要保持同步，以确保数据的准确性。

因此，需要设计合理的时钟同步方案，保证各个模块在同一个时钟周期内完成数据的采样和处理。

最后，还需要考虑系统的接口和通信问题。

基于FPGA的高速数据采集系统通常需要与其他设备进行数据交互，如计算机、存储设备等。

因此，需要设计合适的接口和通信协议，实现数据的传输和存储。

综上所述，基于FPGA的高速数据采集系统设计涉及多个关键技术，包括ADC技术、FPGA内部逻辑电路设计、时钟同步技术以及接口和通信问题。

通过合理的设计和优化，可以实现高速、高精度的数据采集，满足现代科学研究和工程应用的需求。

这将为各个领域的数据采集工作带来巨大的便利和发展空间。

基于FPGA的高速数据采集器

基于FPGA的高速数据采集器摘要:介绍了一种基于FPGA的高速数据采集器,给出了系统方案设计,并对系统各部分电路设计进行了详细介绍。

对高速数据采集系统中串并转换功能的实现方法进行了详细阐述。

该高速数据采集器由于采用了FPGA+DSP平台设计,使得该系统具有较强的通用性和应用价值。

关键词:高速数据采集FPGA 带通采样串并转换随着数字信号处理技术的迅猛发展,数字设备逐渐取代模拟设备。

而数据采集技术作为现代检测技术的基础,越来越多地被应用于雷达、通信、遥感、智能仪器等各个领域。

随着数据采集技术的广泛应用,人们对其技术指标的要求也越来越高,包括采样速率、分辨率、存储量和实时性等技术指标。

数据采集系统发展的趋势是往高速高分辨率方向发展,但是受到器件和工艺的限制,特别是采样速率和分辨率这一矛盾指标的限制,实现高速高分辨率的采样系统依然具有一定的难度。

目前国外高速采集器的采样速率可以达到几十GSPS,但国内尚不具备该类型的高速采集器。

本文设计了一种基于FPGA的高速数据采集器,由于采用了AT84AS003作为采样芯片,因此该高速数据采集器可实现1GSPS的采样速率,同时其分辨率可达到10bit。

该高速数据采集器的数据存储、处理均可以在FPGA内部实现,具有设计方便、灵活的特点。

1 高速数据采集理论及技术高速数据采集系统的理论基础是低通采样定理和带通采样定理。

1.1 低通采样定理低通采样定理即Nyquist第一采样定理,假设有一模拟信号x(t),其带宽限制在(0,fm),以采样频率fs进行等间隔采样,当fs≥2fm时,该模拟信号可由采样值无失真恢复。

当fm较大时,往往对采样速率fs要求较高,即需要A/D转换器采样速率较高,这样对器件提出了较高要求。

1.2 带通采样定理假设一个频率带限信号,频率范围(),如果,如果按照低通采样定理,则要求采样速率较高,至少,这不仅对A/D转换器采样速率较高,同时对后续信号的实时处理要求过高,不便于实现。

基于FPGA的高速数据采集系统的设计

基于FPGA的高速数据采集系统的设计【摘要】本设计采用了以FPGA作为主控逻辑模块，从而实现了数据的硬件采集。

设计中采用了自顶向下的方法，并将FPGA依据功能划分为几个模块，详细介绍了各个模块的设计方法和功能。

FPGA模块设计采用VHDL语言，在QuartusⅡ中实现了软件的设计和仿真。

整个系统可以实现6路最大工作频率是40kHz的模拟信号的采集和6路内部通信信号以实现自检的功能。

【关键词】FPGA；VHDL；QuartusⅡ；数据采集1.引言传统的数据采集系统，通常采用MCU或DSP作为控制模块，来控制A/D，存储器和其他一些外围电路。

这种方法编程简单，控制灵活，但缺点是控制周期长，速度慢。

特别是当A/D本身的采样速度比较快时，MCU的慢速极大地限制了A/D高速性能的使用。

MCU的时钟频率较低并且用软件实现数据的采集，软件运行时间在整个采样时间中占的比例很大，使得采样速率较低。

?????????随着数据采集对速度性能的要求越来越来高，传统的采集系统的弊端越来越明显[2-3]。

本设计采用FPGA，各模块设计使用VHDL语言，其各进程间是并行的关系。

它有MCU无法比拟的优点。

FPGA的时钟频率高，全部控制逻辑由硬件完成，实现了硬件采样，速度快。

2.系统的总体设计本数据采集系统，采用FPGA+MCU的结构，主控逻辑模块用FPGA来实现，在系统中对A/D器件进行采样控制，起到连接采样电路和MCU的桥梁作用，数据处理、远程通信及液晶显示控制等由MCU来完成。

FPGA把传统的纯粹以单片机软件操作形式的数据采集变成硬件采集[7-8]。

首先用VHDL语言来设计状态机，用MCU来启动状态机，使其控制A/D 器件，实现数据采集。

并将采集到的数据存储到FPGA内部的数据缓存区FIFO 中。

当FIFO存储已满时，状态机控制FIFO停止数据写入，并通知单片机取走采集数据进行下一步处理。

这种设计思想大大减轻了单片机的软件运行时间，提高了采集速率。

基于FPGA的高速数据采集平台设计

器，全功率带宽（ＰＢ）１７ＧＨｚ，用单电源１９Ｖ供电，ＦＷ为．功耗只有１６。利用内置的两个转换器进行交替取样，便Ｗ可将每一通道的取样速度提高至２ＧＳＳ。每个通道均为差Ｐ
１／７种计数模式，一般情况下，当输出频率较高的时候６１两选用１７数器，输出频率较低的选用８９数器。６门计／计
件ＡＤＣ８０芯片，其最高单通道采样频率达１３ＧＨｚ０Ｄ１００．。
题，也需要后续处理采用高速处理芯片。本文设计了一种基于ＡＬＥＡ公司Ｓｒｔ系列ＦＧＴＲｔａｉｘＰＡ器件ＥＰ￥的高速数据采集平台，其中高速Ａ／１４０Ｄ转换器采用了１片国家半导体公司（ＮｔｎｌｅｉｎｕｔｒａｉａＳｍｃｄｃｏ）的高速采样器ｏｏ
２时钟电路．
时钟电路采用了ＡＤＦ３０为系统提供１４６ＧＨｚ时钟。该的芯片是个集成的整数Ｎ合成器和压控振荡器（Ｃｏ），中心Ｖ
用越发广泛。在高速数据采集系统中，其核心器件是Ｄ转
设计的逻辑功能；输入输出块（１ｓ），Ｉ０ＢＯＢｓ供封装引提脚和ＣＬｓ之间的接口，ＣＬ￣用一个通用的布线矩阵实ＢＢｓｌＪ

基于FPGA的高速数据采集系统设计

基于FPGA的高速数据采集系统设计随着科技的不断进步，数据采集和处理的速度需求也越来越高。

为了满足这种需求，基于FPGA的高速数据采集系统应运而生。

本文将对其进行阐述，包括其原理、结构、应用和未来发展方向。

一、系统原理FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，通过程序设计可以实现不同的逻辑和功能。

基于FPGA的数据采集系统，即是将FPGA作为处理核心，利用其高速的数据处理能力和可编程性，进行数据采集和处理。

这种系统的原理是将信号输入到FPGA中，通过FPGA的逻辑电路分析、处理、交换和传输等一系列操作，将数据利用高速通信接口传输到处理单元，最终实现高速数据采集和处理的功能。

二、系统结构基于FPGA的高速数据采集系统一般由两部分组成：数据采集模块和数据处理模块。

1. 数据采集模块数据采集模块主要由采样模块、数字信号处理模块、时钟模块和控制模块等组成。

其中，采样模块是整个数据采集模块中最为重要的部分，其主要功能是对模拟信号进行采样、变换为数字信号并存储到缓存中。

数字信号处理模块则对采样得到的信号进行滤波、放大等处理操作，使其符合后续处理的要求。

时钟模块负责对采集数据进行时钟同步，确保数据的完整性和准确性。

控制模块负责控制整个系统的运作和协调各模块的工作，保证系统运行的顺畅和稳定。

2. 数据处理模块数据处理模块主要由处理核心、存储模块和通信模块组成。

其中，处理核心是整个数据处理模块中最为重要的部分，其主要通过FPGA中的逻辑电路对采样数据进行处理、分析和计算等操作，使其符合需求并输出结果。

存储模块是处理模块中用于存储数据的部分，如FPGA中集成的RAM、Flash等存储器件。

通信模块则主要实现数据的传输和交换，包括高速串口、以太网接口、USB接口等。

三、应用领域基于FPGA的高速数据采集系统广泛应用于科学研究、医疗领域、通信技术、工业控制等各个领域。

1. 科学研究：FPGA作为高速数据采集系统的处理核心，在科学研究中起到了重要作用。

基于FPGA的高速数据采集与处理系统研究

基于FPGA的高速数据采集与处理系统研究近年来，随着科技的不断发展和进步，以及信息化时代的到来，传统的数据采集与处理方式已经无法满足日益增长的数据处理需求，而基于FPGA的高速数据采集与处理系统成为了一种重要的选择。

本文将从以下几个方面探讨基于FPGA的高速数据采集与处理系统的研究。

一、FPGA的基本概念与特点FPGA全称为Field Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列。

它是一种可编程逻辑器件，具有灵活性高、可重复编程、性能优异等特点。

FPGA的基本结构由可编程逻辑单元、可编程连线资源和I/O单元组成。

其中，可编程逻辑单元用于实现逻辑运算，可编程连线资源用于连接不同逻辑单元，I/O单元则用于与外部设备进行数据交互。

FPGA的工作原理是通过将Verilog或VHDL等高级语言代码编译成二进制文件，然后通过下载到FPGA芯片中实现功能。

FPGA具有灵活性高、可重复编程、性能优异等特点，如在数据采集和处理中，由于采集数据来源的差异性和复杂性，需要对采集和处理过程进行实时控制，使用FPGA可实现强大的实时控制能力，能够将数据采集与处理相结合，达到高效、稳定和可靠的数据处理效果。

二、基于FPGA的高速数据采集采集数据是数据处理的第一步，准确且高效的数据采集对于后续的数据处理具有至关重要的意义。

在基于FPGA的高速数据采集系统中，通常采用DMA（Direct Memory Access）方式实现高速数据传输，以便实现高效的数据采集。

DMA是一种数据传输方式，其不需要CPU的介入，直接将数据从外部设备读写到内存中，从而有效提高数据采集速度和效率。

在基于FPGA的数据采集系统中，通常在FPGA外加一块高速缓存，通过DMA方式，在缓存区内进行前端数据的处理和分包，然后再通过FPGA与下一段处理单元进行数据交互。

三、基于FPGA的高速数据处理基于FPGA的高速数据处理是本文的重点。

数据处理是对采集到的数据进行计算、分类、过滤、压缩等处理操作，直接决定了数据处理的质量和效率。

(完整版)基于FPGA的高速数据采集系统设计毕业设计

（完整版）基于FPGA的高速数据采集系统设计毕业设计武汉纺织大学毕业设计（论文）任务书课题名称：基于FPGA的高速数据采集系统设计完成期限： 2021年3月2日至2021年5月25日学院名称电子与电气工程学院专业班级电子082指导老师王骏指导教师职称讲师学院领导小组组长签字一、课题训练内容采集系统的研制工作;以实现对模拟高频信号的处理和控制。

课题选用现场可编程逻辑器件FPGA技术，在Altera公司的Quartus II开发环境中应用VHDL语言进行FPGA的编程与仿真，研究各模块的设计方法和控制流程，结合USB2.0总线接口技术，以期实现系统与PC机连接，在PC上对数据进行分析、显示和监控等，最后对系统性能指标进行验证。

1. 培养学生通过图书馆、互联网等资源查阅相关资料（包括外文资料），训练学生自主获得知识的能力和自学能力；2. 培养学生把所学的知识用于实践并引申到相关专业知识上，锻炼出自学能力；3. 锻炼学生外文阅读及翻译能力；4. 锻炼学生的自我创新能力；5. 在书写论文的过程中，锻炼学生的语言组织能力、逻辑思维能力、办公软件使用的能力；6. 培养学生与人合作、相互交流的能力。

二、设计（论文）任务和要求1. 大量收集与本课题有关的资料：到图书馆、各大书店寻找无线充电技术以及相关电路的资料，并认真进行阅读；到各大数据库和相关网站上搜索与本课题相关的学位论文和相关资料。

2. 第四周前上交毕业设计开题报告一份。

开题报告内容与学校模板要求一致，字数不少于2000字；经指导教师检查合格后才能进行后续工作。

3. 理清论文的总体思路，完成主要的研究工作：1) 以CY7C68013为核心，设计一个FPGA的最小系统，并在此基础上通过编写VHDL程序进行系统的开发。

2) 对数据采集，高频电路设计信号和电源完整性设计。

3) 提高数据采集总体设计方案。

4) 结合USB2.0接口的控制器CY7C68013芯片，采集系统进行硬件设计。

基于FPGA的多通道高速数据采集系统设计共3篇

基于FPGA的多通道高速数据采集系统设计共3篇基于FPGA的多通道高速数据采集系统设计1随着现代科技的高速发展，各种高速数据的采集变得越来越重要。

而基于FPGA的多通道高速数据采集系统因具有高速、高精度和高可靠性等优点，逐渐受到了越来越多人的关注和青睐。

本篇文章将围绕这一课题，对基于FPGA的多通道高速数据采集系统进行设计和探讨。

1、FPGA的基础知识介绍FPGA（Field-Programmable Gate Array）是可重构的数字电路，可在不使用芯片的新版本的情况下重新编程。

FPGA具有各种不同规模的可用逻辑单元数，可以根据需要进行定制化配置。

FPGA可以根据需要配置每个逻辑单元，并使用活动配置存储器从而实现功能的完整性、高速度和多样化的应用领域。

2、多通道高速数据采集系统的设计在高速数据采集领域中，多通道采集是非常常见的需求。

多通道采集系统通常由高速采集模块、ADC芯片、DSP芯片等核心部件组成。

在本文中，我们将会采用 Analog Devices（ADI）公司的AD7699高速ADC和Xilinx（赛灵思）公司的Kintex-7 FPGA，来设计多通道高速数据采集系统。

2.1系统架构设计系统架构是设计一个多通道高速数据采集系统的第一步。

本系统的架构由两个主要芯片组成，分别为高速的ADC模块和FPGA模块。

其中ADC模块负责将模拟信号转换为数字信号，而FPGA模块则负责将数据处理为人类可以处理的数据。

2.2模块设计由于本系统是多通道高速数据采集系统，所以我们需要设计多个模块来完成数据采集任务。

在本系统中，每个模块包含一个ADC芯片和一个FPGA芯片，用于处理和存储采集的数据。

ADC 芯片可以通过串行接口将数据传递给FPGA芯片，FPGA芯片则可以将数据存储在DDR3内存中。

2.3信号采集与处理对于多通道高速数据采集系统，信号的采集与处理是至关重要的。

因此我们需要谨慎设计。

在本系统中，每个通道的采样速率可以达到1MSPS，采样精度为16位。

基于FPGA的高速数据采集系统的设计

图１高速数据采集系统原理框图１．数据采集部该部分主要由一片高速ＡＤ芯片和一片Ａｌｔｅｒａ的ＦＰＧＡ构成。由于本系统设计采样速度最大为５０Ｍ，根据采样定理，采样频率至少应该在１００Ｍ以上，所以ＡＤ芯片采用的是ＭＡＸＩＭ公司的ＭＡＸ１００。该芯片转换精度８位，１．８ｖ电源供电，低功耗，最高工作速度为２５０ＭＳＰＳ。经过测试可以很好的满足系统测试要求。通常在低速数据采集系统中常使用ＭＣＵ作为ＣＰＵ来控制。但在高速数据采集系统中，往往会受到ＭＣＵ的影响，而且随着速度的提高ＡＤＣ，ＲＡＭ，ＭＣＵ之间的时序同步问题也会显示出来。因此本系统使用了高速、多Ｉ／Ｏ口的ＦＰＧＡ芯片来控制
目前生产ＵＳＢ芯片的厂商很多，主要的产品有ＣＹＰＲＥＳＳ
公司的ＥＺ－ＵＳＢ，ＰＨＩＰＩＬＩＰＳ公司的ＰＤＵＳＢＤ１２，ＮａｔｉｏｎａｌＳｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ公司ｒ的ＵＳＢ９６０４等。本设计采用的是ＣＹＰＲＥＳＳ公
司的带８０５１内核单片机的ＥＺ－ＵＳＢ系列参ＣＹ７Ｃ６８０１３。该芯
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ＰＬＤＣＰＬＤＦＰＧＡ应用
基于ＦＰＧＡ的高速数据采集系统的设计
ＤｅｓｉｇｎｏｆａＨｉｇｈ－ｓｐｅｅｄＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ

基于FPGA的多通道高速数据采集系统设计

四、数据存储与传输
在高速数据采集系统中，数据的存储和传输是非常重要的环节。我们可以使用 DDR3 SDRAM作为主要的数据存储设备，其高带宽和低延迟特性能够满足高速数据采集的需求。对于数据的传输，我们可以使用PCIe或者以太网等高速接口，确保数据传输的实时性和稳定性。
五、系统优化与测试
在系统设计完成后，我们需要进行系统测试和优化。我们可以通过实际的信号输入来验证系统的采样率、分辨率和噪声性能。同时，我们还需要对系统的功耗进行测试和优化，以确保系统的长时间稳定运行。
3、硬件实现：FPGA内部的各种硬件资源，如查找表（LUT）、触发器（Flipflop）和数字信号处理器（DSP）等，被充分利用来实现数据采集和处理。
参考内容
关键词：FPGA，高速数据采集，实时处理，高精度测量
引言
随着科技的不断发展，高速数据采集技术在许多领域的应用越来越广泛。例如，在工业生产中需要实时监控生产过程的数据，而在科学研究领域中则需要获取大量实验数据进行分析。为了满足这些需求，基于FPGA（现场可编程门阵列）的高速数据采集系统应运而生。本次演示将详细介绍基于FPGA的高速数据采集系统的设计方法、技术特点、应用场景及未来展望。
2、FPGA核心：进行数据的高速处理和传输。 3、存储和传输模块：用于数据的存储和传输。
4、电源和时钟模块：提供稳定的电源和时钟信号。
三、FPGA逻辑设计
FPGA逻辑设计是整个系统的核心部分，主要负责数据的接收、处理和传输。在设计中，我们需要利用FPGA的并行处理能力，优化算法，提高数据处理速度。同时，我们还需要考虑到系统的可扩展性，以便在未来能够方便地进行功能升级。
六、结论
基于FPGA的高速数据采集系统因其灵活性和高性能而具有广泛的应用前景。通过合理的设计和优化，我们可以实现高采样率、高分辨率、低噪声、低功耗的高速数据采集。随着科技的不断发展，我们期待看到更多的创新和突破在高速数据采集领域取得。

基于FPGA的高速数据采集卡的设计(毕业设计)

本科毕业设计说明书基于FPGA的高速数据采集卡的设计DESIGN OF HIGH-SPEED DATA ACQUISITION CARDBASED ON FPGA学院（部）：电气与信息工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：年月日基于FPGA的高速数据采集卡的设计摘要论文还从宏观和微观两个方面来分析数据采集卡的各个组成部分。

从宏观上分析了采集系统中各个芯片间的数据流向、速度匹配和具体通信方式的选择等问题。

使用乒乓机制降低了数据处理的速度，来降低FPGA中的预处理难度，使FPGA处理时序余量更加充裕。

在ARM与FPGA通信方式上使用DMA传输，大大提高了数据传输的速率，并解放了后端的ARM处理器。

设计从宏观上优化数据传输的效率，充分发挥器件的性能，并提出了一些改进系统性能的方案。

从微观实现上，数据是从前端数据调理电路进入AD转换器，再由FPGA采集AD转换器输出的数据，后经过数据的触发、成帧等预处理，预处理后的数据再传输给后端的ARM处理器，最后由ARM处理器送给LCD显示。

微观实现的过程中遇到了很多问题，主要是在AD数据的采集和采集数据的传输上。

在后期的系统调试中遇到了采集数据错位、ARM与FPGA通信效率低下，还有FPGA 中预处理时序紧张等问题，通过硬件软件部分的修改，问题都得到一定程度的解决。

在整个数据采集卡的设计过程中还遇到高速PCB设计、硬件设计可靠性、设计冗余性和可扩展性等问题，这些都是硬件设计中的需要考虑和重视的问题，在论文的最后一章有详细论述。

关键词：高速数据采集,触发,高速PCB设计,高速ADC１DESIGN OF HIGH-SPEED DATA ACQUISITION CARDBASED ON FPGAABSTRACTDate acquisition is the premise of measure, the foundation of analysis and the beginning of cognition. Most precise device is based on the date acquisition. With the development of the electronic and digital technology, the speed of date transmission and the calculation of CPU are faster and faster; therefore the requirements of data acquisition and processing are more severe than before.This paper analyzes the system from Macro-and micro respect. From the macro point of view it analyzes data flowing, speed matching and the selection of specific means of communication of acquisition system and so on. We adapt ping-pong mechanism to reduce the speed of analyzing data and pre-difficult of FPGA which lead to the ease of processing Timing Margin of FPGA. DMA transfer is used as communication between ARM and FPGA which improve data transmission rates, and liberate the back-end ARM processor. From the micro point of view, data enter into the A/D converter from the front-end conditioning circuitry, FPGA collecting data on the output of A/D converter and go through the pre-operation of triggering and framing of data. After these operations, data are transmitted to the back-end of the ARM processor and then display on the LCD. A lot of difficult exited in the successful operation in the micro respect which is mainly about A/D data collection and the of transmission data. All of these issues have been settled by the revising of hardware and software.KEYWORDS：High-speed Data Acquisition, Triggering, High-speed PCB High-speed, A/D converter２1绪论1.1 引言数计算机技术在飞速发展，微机应用日益普及深入，微机在通信、自动化、工业自动控制、电子测量、信息管理和信息系统等方面得到广泛的应用。

基于FPGA的高速数据采集存储系统的设计

基于FPGA的高速数据采集存储系统的设计
0 引言信息技术的发展，特别是各种数字处理器件处理速度的提高，实时处理大量的数据已经成为现实。

但是，在一些恶劣环境和数据无法进行实时
传输的情况下，还必须用到存储测试的方法。

存储测试是指在对被测对象无影
响或影响在允许的范围条件下，在被测体内置入微型存储测试系统，现场实时
完成信息快速采集与存储，事后对存储器进行回收，由计算机处理和再现被测
信息的一种动态测试技术。

针对具体的情况，我们研制开发了一种用蓄电池就
可工作的、能在各种恶劣环境下应用的、可回收的小体积低功耗的大容量数据
采集存储系统。

1 系统总体设计整个系统以FPGA 为核心控制器来组织工作，它控制着整个系统的读、写、擦除等操作。

系统主要解决的问题是采集、存储和数据事后
读取。

系统整体框图如下图1 所示。

1．1 数据采集由于要同时对多路信号进行采集，我们采取了FPGA 对模拟开关进行均等时间推进以实现通道的转换。

当转换到某一通道时，FPGA 同时
要启动A／D 进行模数转换。

为了达到高精度采集的目的，采用16 位的AD 转换器AD762l，模拟开关选用ADG706。

以下是AD 转换器的硬件电路连接图2。

1．2 AD 采集时序AD 采集时序图如下图3 所示。

AD 采集过程从／CNVST 信号下降沿开始，BUSY 信号下降沿完成，BYTE 信号控制数据类型，低电平
为低8 位数据，高电平为高8 位数据。

延迟0．9us 给出第一个WRFIFO 信号，WRFIF0 高电平有效，在此期间数据线上的数据为低8 位数据，经过1．8us 的。

基于FPGA的高速光电采集系统设计

基于FPGA的高速光电采集系统设计随着科技的不断发展和现代化进程的加速，光电技术开始广泛应用于各个行业的检测、测量和控制等方面，因为其在数据处理速度、信号转换精度、波形重现等方面相比传统的电子技术有着明显的优势。

因此，越来越多的研究和开发机构开始研究高速光电采集系统。

在这篇文章中，我们将会论述如何基于FPGA的高速光电采集系统。

一、高速光电采集系统的概述高速光电采集系统广泛应用于高速跟踪运动目标、自动化机器视觉系统、物体检测等领域。

高速光电采集系统一般由光学采集、光电转换、信号处理等多个部分组成。

其中，光学采集部分是通过光学元件来采集目标信息，包括镜头、滤光器等；光电转换部分将光学信号转换成电信号，这里主要介绍高速CMOS图像传感器；信号处理部分采用数字信号处理器等芯片对转换后的电信号进行采集，存储，处理等操作。

二、高速CMOS图像传感器由于其快速的响应速度和优异的性能，高速CMOS图像传感器在高速光电采集系统中被广泛使用。

CMOS图像传感器是一种新型的光电设备，主要由多个单元电容器、多路选择器以及输出电路组成。

在高速CMOS图像传感器的选择过程中，需要考虑到以下几个因素：倍频输出、异步信号读取、高帧速率等特性。

其中，倍频输出可以延长传感器的寿命和相机的使用时间；异步信号读取可以确保数据的完整性以及系统的可靠性；而高帧速率可以使得相机具有更准确、更精细、更高度的采集效率。

同时，这些要素对高速光电采集系统的噪声、动态范围，以及灵敏度的表现都有着十分重要的影响。

三、采集数据的存储在采集到数据之后，我们需要对数据进行存储，通常采用的设备是高速存储器。

FPGA芯片集成了高度灵活的可编程逻辑和高速存储数组。

在开发高速光电采集系统中，为了解决数据吸收速度的不足和存储器的容量限制，可以采用FPGA芯片来实现数据的实时处理和存储，FPGA芯片具有高性能，可编程和可编程性高等优势，在数据的快速处理以及实时响应方面具有优异的表现。