两千兆高速数据采集电路设计
双通道高速数据采集端的硬件电路设计
科 技 前 沿1科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 由于系统采集信号的时间较短,数据量较大,故设计的采集系统属于高速采集范畴。
随着科学技术的飞速发展,对各个领域的科研探索不断深入,被采信号对采样速率的要求越来越高。
近年来,伴随电子业的飞速发展,高速集成器件IC 带来的问题也得到很好的解决。
随着计算机技术广泛应用到工程实践中,整个社会的数字电子化程度越来越高,数据采集技术的应用场合越来越广泛,通用的高速数据采集系统可用于雷达、引信、生物电波、视频、电子学频谱、示波器、声波分析等瞬态信号的实时采集和研究观察等场合[1]。
其中基于FPGA的控制、SDRAM存储的高速数据采集系统具有可靠性高、数据不丢失、抗干扰性强、便于数据传输、存储、显示和处理,可扩展性好等优点,因而具有一定的实用价值和良好的DOI:10.16661/ki.1672-3791.2015.23.001双通道高速数据采集端的硬件电路设计①黄秀珍 储萍(浙江理工大学科技与艺术学院 浙江杭州 311121)摘 要:在数据采集理论的基础上,提出系统整体硬件设计方案。
采用12位双通道的A/D电路设计,选用的高速A/D芯片是AD9226,理论值上最高采样率可达到65MSPS。
12位双通道A/D板通过40个扩展口与FPGA系统进行相连接。
经过测试,能够实现50M高速采集的功能。
关键词:高速数据采集 硬件设计中图分类号:TN79文献标识码:A文章编号:1672-3791(2015)08(b)-0001-02①课题来源:浙江理工大学科技与艺术学院科研项目(KY2013003)《基于FPGA的高速数据采集系统的设计与实现》。
基金项目：浙江理工大学科研项目(KY2013002)《基于波形特征的LED驱动电源磁性元件电参数测量关键技术研究》。
图1 AD 高速采集模块框图图2 A9226设计电路. All Rights Reserved.科 技 前 沿2科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N应用前景。
千兆高速采集系统的硬件电路设计
技 术 纵 横
千 兆高 速采 集 系 统 的硬 件 电路 设 计
一 电子 科 技 大 学 胡 明 武 丁 庆 生 向 荣
关键词
高速采集
Ｌ Ｓ 时钟 抖 动 孔 径 抖 动 微 带差 分 走 线 ＶＤ
号， 只要 电 路 走 线 得 当 ， 可 以极 大地 抑 制共 模 噪 声 ， 到 就 得
ｅ ｏ： ａ ｅ ｃＰｒ ｓ ， ０ ０ ｇ Ａｃ ｄ ｍｉ ｅｓ２ ０ ．
［］Ｓ ｔ ｃａｌ ． ｐｉ ｔ ｎ—Ｓ ｅｉｃＩｔｇａｅ ｉ ｕ ｓ ９ ｍｉ Ｍｉｈｅ ＪＳ Ａｐ ｌａｉ ｈ ｃ ｏ ｐｃ ｉ ｎｅ ｒｔｄＣｒ ｉ ｆ ｃｔ
的速度输 出 １ ６位 的数据 。此外 ， Ａ／ 该 Ｄ转换 器还提供 了 双倍数 据传输率 （ Ｄ ） Ｄ Ｒ 技术 ， 以利用 时钟 的上升及下 降 可 沿将数 据送 至输 出端 ， 这样可 以进一 步降低 传输的时钟频
率 。在 本 系 统 设 计 中 ， 于 与 Ａ／ 对 Ｄ转 换 器 接 口 比 较 高 端 的 Ｆ Ｇ 其 Ｌ Ｓ接 收 器 能 够 接 收 ５ ０ＭＨｚ 时 钟 频 Ｐ Ａ， ＶＤ ０ 的
的频 率 进 一 步 提 高 。虽 然 电压 摆 幅很 小 ， 由于 是 差 分 信 但
率 ， 以未采 用 Ｄ Ｒ方 式 ； 于一 些低 端 的 Ｆ ＧＡ， 好 所 Ｄ 对 Ｐ 最
采 用 ＤＤＲ方 式 。
［ ］张 弘 ．ＵＳ ５ Ｂ接 口设 计 ［ ．西 安 ： 安 电 子 科 技 大 学 出版 社 ， Ｍ］ 西
Ｓｈ ｅ ． ｅ ｔ
［ ］Ｄ ｃ ｅ ． ｙ ｔｅｉ ａ ｄＯ ｔ ｚｔ ｎｏ ｉｉ ｌ ｉ ｕｔ ６ ｅＭｉ ｌＧ Ｓ ｎｈｓ ｎ ｐｉ ａｉ ｆ ｇｔ ｒ ｉ ｈｉ ｓ ｍｉ ｏ Ｄ ａＣ ｃ ｓ ［ ． 京 ：电子 工 业 出版 社 ，９ ４ Ｍ］ 北 Ｉ９． ［］Ｗａ ｅｌ ＪＦ Ｄｇｔ ｅｉｎＰ ｉｃ ｌｓａ ｄＰ ａｔｅ ［ ． ７ ｋ ｒ ． ｉｉ ｌ ｓ ｒ ｉ ｅ ｎ ｒｃ ｃｓ Ｍ］ 北 ｙ ａＤ ｇ ｎｐ ｉ
基于JEDS204B的高速数据采集电路设计
在当前多数高速电路设计中,通常选用LVDS作为数据转换器和FPGA之间的接口。
LVDS的差分传输特性可有效抑制共模噪声,增大抗干扰能力。
但是由于它采用多路数据线并行传输方式,易受码间同步及串扰影响,难以满足多通道、高宽带、小型化数传需求[1]。
JESD204B标准提供一种将数据转换器与数字信号处理器件接口的方法,相比于常用的并行数据传输,是一种更高传输速度的串行接口。
它使用帧串行数据链路及嵌入式时钟和对齐字符,速度最高可达12.5Gbps/通道[2]。
并且,它减少了器件之间的走线数量,并消除了建立与保持时序约束问题,从而简化了电路设计。
本文以AD9680为例,设计了一套基于JEDS204B接口的高速数据采集板,从原理电路及高速PCB设计两方面,详细介绍设计中需要注意的问题。
1 原理电路设计本设计采用高速ADC+FPGA的方案。
ADC完成高速数据采集,数据通过204B协议输出到接收端FPGA,FPGA完成高速serdes 信号的接收、204B协议解析及数据调理,将数据按照系统要求的模式打包通过光模块发送给后续系统。
ADC选用ADI公司的AD9680,它是两通道14bit最高采样率1Gsps的数模转换器,采用JEDS204B协议接口;FPGA选用带有高速串行接口的Xilinx V系列芯片,主要功能框图如图1所示。
(1)信号传输:由于AD9680的模拟输入带宽可达2GHz,因此根据实际输入信号频率及带宽需进行相应的电路匹配,如图2所示。
AD9680输出四对serdes差分数据线,到FPGA的接收端应串接AC耦合电容。
输入一对SYNC信号,用于启动AD9680帧数据的发送,另外输入一对SYREF信号,用于多芯片之间的同步。
(2)电源设计:AD9680的电源种类繁多,有3.3V、2.5V、1.8V、1.25V,并且分模拟电源和数字电源。
首先在满足电流要求的条件下,尽可能选用LDO电源芯片,以实现最小的电源纹波;其次模拟电源和数字电源要进行物理隔离,并且端接各种容值的去耦电容以滤除各种频率的电源干扰。
高速数据采集系统硬件设计
⾼速数据采集系统硬件设计⾼速数据采集系统硬件设计⾼速数据采集系统硬件设计4.1 系统主电路本系统硬件电路通过Protel99软件，采⽤层次设计的⽅法设计。
系统主电路如图4.1所⽰，由微处理器、数字逻辑平台、输⼊控制、A、B通道输⼊处理、C通道输⼊处理、整形、AD转换、采样时序控制、RS2 32、键盘显⽰、存储器扩展、电源等模块构成。
下⾯分模块介绍硬件电路。
4.2 微处理器电路该电路主要由PHILIPS公司⽣产的ARM 32位微处理器LPC2105、8位单⽚机P89C51RD2、USB接⼝芯⽚PDIUSBD12和单⽚机复位电路构成，如图4.2所⽰。
LPC2105有32个可配置的I/O引脚，其中13（TXD0）、14（RXD0）脚⽤来联接RS232接⼝，9（TMS ）、10（TCK）、15（TDI）、16（TDO）脚⽤于仿真下载，8（TRST）⽤于复位，其余的I/O引脚(P0 .[2..6])与FPGA连接。
此外⽤余仿真下载的还有6（RST）和26（RTCK）脚以及电源。
单⽚机P89C51R D2的P1⼝直接与FPGA相连，P0⼝与USB接⼝芯⽚PDIUSBD12及FPGA相连，P2⼝的⾼4位与FPGA相连，低4位则⽤于读取C通道A/D转换器ADS1121的采样数据。
USB接⼝芯⽚PDIUSBD12的其它锁存、选通、复位等功能引脚与FPGA相连。
本系统的单⽚机复位电路如图4.3所⽰，为了提⾼单⽚机的可靠性，使⽤了专⽤微处理器电源监控芯⽚M AX708S。
J17是⼀个⼿动复位开关。
4.3 A、B通道输⼊处理电路模拟输⼊通道的性能直接影响整个系统的性能。
很多实⼒雄厚的⼤公司模拟电路都采⽤专们设计的IC芯⽚，使电路的设计不但简单⽽且可靠性⾼。
我们虽然没有这样的条件，但通过⼤量的查找,在数千⽚的通⽤IC芯⽚中选择出了⼀些功耗低⽽性能⾼的器件，如:AD8009、AD8014、AD8063等等，通过⼤量的仿真和实验完成了模拟输⼊通道的设计。
高速数据采集系统得设计
高速数据采集系统得设计摘要：本文介绍了一种双路高速数据采集系统设计的方案，该系统通过FPGA实现了对高速A/D转换芯片的控制，并结合了应用非常广泛的单片机讨论了这一控制电路的设计思想，以及它们之间的数据处理方法。
关键词：高速A/D转换（TLC5510）；单片机；FIFO；FPGA ；MAX5190 引言该数据采集系统是通过采样电路将输入的模拟信号进行模/数转换，然后将转换的结果交由FPGA或者送到单片机进行处理，并显示。
传统的方法多数由CPU 或者单片机直接控制实现。
其编程简单、控制灵活，但缺点三控制周期太长、速度较慢，不适合高速的采集。
特别是对高速转换的A/D来说，由于其转换速度很快，而单片机的速度成了整个系统的瓶颈，它限制A/D的转换速度。
就拿本介绍的高速A/D器件TLC5510来说，由于其转换速度最高可达20M，即采样周期大0.05us，远小于一条单片机的指令周期。
因此单片机对此类高速A/D器件完全无从控制。
这样在一定程度上限制了单片机在高速数据传输领域内的应用。
但是我们提出了FPGA+单片机的控制方案很好地解决了这一问题。
该系统发挥了两者的长处，单片机提供了友好的人机界面，而FPGA实现了对高速的控制，两者通过并行总线的方式连接。
整个系统模块化程度高，接口明确，易于扩展，可靠性高。
一、系统设计与方案论证该系统要求对模拟输入信号进行采集存储并且还要用示波器观察，同时还要对信号进行处理（求基波频率、有效值、二次谐波和三次谐波值），并且在发挥部分还要用LCD显示输入信号波形。
由于输入的是模拟信号，而存储的是数字信息，所以要对模拟输入进行调理、量化并将其数字信号存入数据存储器（RAM）；而后在显示时再从存储器中读出数据并恢复为模拟信号，作为示波器的模拟输入，所以在该系统应具有AD、DA、RAM、等主要器件，以便对输入信号进行量化、存储和恢复。
在该系统中，控制器一方面控制AD进行数据采样同时还要将采集的数据存入RAM中；另一方面将RAM中的数据读出送给DA 并控制DA进行转换以便示波器显示；再一方面就是对采得的数据进行数字处理并控制LCD显示输入信号的信息特征。
《2024年高速无线数据采集终端的设计与优化》范文
《高速无线数据采集终端的设计与优化》篇一一、引言随着科技的快速发展，高速无线数据采集终端在众多领域的应用日益广泛，如物联网、智能制造、智慧城市等。
因此，设计并优化高速无线数据采集终端的方案，对提升数据处理效率、加强信息交互、优化系统性能具有重要意义。
本文将围绕高速无线数据采集终端的设计与优化进行深入探讨。
二、系统需求分析在设计高速无线数据采集终端时，首先要进行需求分析。
主要考虑以下方面：1. 数据传输速率：需要满足高速、稳定的数据传输需求。
2. 终端功能：应具备实时数据采集、处理、存储及传输等功能。
3. 无线通信技术：需选择适合的无线通信技术，如Wi-Fi、5G等。
4. 终端性能：要满足高可靠性、低功耗、小型化等要求。
三、硬件设计在硬件设计方面，主要涉及以下几个方面：1. 处理器选择：选择高性能的处理器，如FPGA或DSP，以满足数据处理需求。
2. 无线通信模块：选择适合的无线通信模块，如Wi-Fi芯片或5G模块，实现无线通信功能。
3. 数据存储与接口：设计适当的存储模块和接口，以满足数据的存储和传输需求。
4. 电源管理：设计合理的电源管理模块，实现低功耗、长续航的目标。
四、软件设计在软件设计方面，需要完成以下几个方面的工作：1. 操作系统：选择合适的操作系统，如嵌入式Linux或Android等。
2. 数据处理算法：设计高效的数据处理算法，实现实时数据处理与传输。
3. 数据加密与安全：实现数据加密与安全保护功能，保障数据传输的安全性。
4. 用户界面与交互：设计友好的用户界面和交互方式，提高用户体验。
五、系统优化在系统优化方面，主要从以下几个方面进行：1. 硬件优化：通过优化硬件配置和布局，提高系统的稳定性和可靠性。
2. 软件优化：通过优化数据处理算法和软件代码，提高系统的运行效率。
3. 通信协议优化：根据实际需求，优化无线通信协议和参数设置，提高数据传输速率和稳定性。
4. 功耗管理：通过优化电源管理策略和降低系统功耗，延长终端的续航时间。
《2024年高速无线数据采集终端的设计与优化》范文
《高速无线数据采集终端的设计与优化》篇一一、引言随着信息化社会的快速发展，数据的获取与传输成为关键环节。
特别是在一些需要实时监测、远程控制和大量数据处理的场景中，高速无线数据采集终端显得尤为重要。
本文将详细介绍高速无线数据采集终端的设计与优化过程，旨在为相关领域的研究与应用提供参考。
二、设计需求分析首先，我们需要明确高速无线数据采集终端的设计需求。
这些需求包括但不限于：高速数据传输、稳定的信号接收、灵活的配置、低功耗以及易于维护等。
这些需求是确保终端在实际应用中能够满足各种复杂环境下的需求。
三、硬件设计1. 处理器选择：选择高性能的处理器是确保终端运行速度的关键。
应选择具有高计算能力、低功耗和良好兼容性的处理器。
2. 无线通信模块：采用先进的无线通信技术，如5G、Wi-Fi 等，以确保高速、稳定的信号传输。
3. 数据采集模块：根据实际需求，设计合适的数据采集模块，如传感器接口、信号调理电路等。
4. 电源管理模块：设计合理的电源管理方案，包括电池管理和电源转换等，以降低功耗并延长终端使用寿命。
5. 外部接口：设计USB、HDMI等外部接口，方便数据的输入输出和终端的维护。
四、软件设计与优化1. 操作系统选择：选择适合硬件配置的操作系统，如Android或Linux等，以提供良好的用户体验和高效的资源利用。
2. 数据处理算法：针对不同的数据类型和传输需求，设计合适的数据处理算法，如滤波、压缩等，以提高数据传输效率和准确性。
3. 节能优化：通过优化软件算法和系统配置，降低终端的功耗，延长使用寿命。
4. 用户界面设计：设计简洁、直观的用户界面，方便用户操作和查看数据。
五、测试与验证在完成设计与优化后，需要对终端进行严格的测试与验证。
这包括但不限于：1. 性能测试：测试终端在各种环境下的性能表现，如传输速度、信号稳定性等。
2. 兼容性测试：测试终端与其他设备或系统的兼容性，以确保其在实际应用中的可靠性。
3. 功耗测试：测试终端在不同工作模式下的功耗情况，以验证节能优化效果。
基于带通采样定理的高速数据采集系统的硬件电路设计
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｎ ｄ — ｐ ａ ｓ ｓ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｍ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｉ ｎ ｄ ａ ｔ ａ ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｌ ｙ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｍ． Ｈｏ ｗｅ ｖ ｅ ｒ ， ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｏ ｆ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｓ ａ ｌ ｉ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ， ｓ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｂ ｌ ｉ ｎ ｄ ａ ｒ ｅ ａ ａ ｎ ｄ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ ｒ ｅ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｌ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｐ ｐ ｅ ａ ｒ ｅ ｄ ｉ ｎ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｄ ａ ｔ ａ ｃ ｏ ｌ — ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ． Ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｒ ｄ ｗ ａ ｒ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ — ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗ ａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ． Ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ＡＤ Ｃ ｃ ｈ ｉ ｐ ＡＤ ０ ８ Ｄ１ ０ ０ ０， ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｉ ｐ ｈ ｅ ｒ ｌ ａ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｌ ａ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ｉ ｐ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｌ ｏ ｃ ｋ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ． Ｂｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｕ Ｓ Ｂ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｕ ｓ ｅ ｄ
一种高速数据采集终端的设计与实现
用高速A D9629，F P G A外挂D D R2，的数据通信采用百兆网口方式，通过S D卡、U盘，提高了系统的存户可以通过以太网口、W i-F i、4G Modem方式，实时查看采样数据。
数据采集终端采用核心板加底板的设计架构。
核心板插在底板的排针上，主要负责数据控制与处理；底板上分布外围电路模块，负责数据的采集与本地存储。
系统框架如图1所示。
根据应用场景的不同，可更换底板、传感器，最大限度地提高数据采集终端的通A D9629对外部环境数据进行高速采样，采样的数据经FPGA进行数据的高速缓存，将采样的数据缓存到F P G A外挂的D D R模块，再以模拟M A C 的方式，以100M速率实时传送采样数据到A R M。
A R M核心控制器收到数据之后，一方面可以将数据存储在底板上的SD卡或U盘，定时上传缓存数据；另一方面可以通过外接的Wi-Fi模块、4G Modem、有线网口的方式实时上传数据，方便用户随时查看采样数据。
前者的策略可应用于实时性要求不高的场景，如温湿度、水表的数据采集中，周期性上传数据；后者的策略可应用于瞬间海量数据的采集中，如高压电阻抗的数据采集，实时动态上传数据。
3 数据采集终端硬件方案设计数据采集终端硬件由数据采集系统和数据处理图1 数据采集终端功能框架图2 数据采集与数据处理硬件框架系统两部分组成，数据采集系统629和F P G A EP4CE6为核心，数据处理系统以AT91SAM9X25核心板为中心，具体硬件框架，如图2所示。
数据采集系统主要负责外部数据的采集、封装、传输等工作。
数据处理系统负责采集部分的控制，数据的接收、处理和发送，数据处理系统还扩展了USB2.0、SD卡接口等功能。
数据采集系统与数据处理系统间通过RMII接口、SPI机制进行通信，数据采集系统通过RMII接口实时上传采集的数据，通过SPI接口接收数据处理系统下发的指令和配置，完成芯片的初始化工作。
数据处理系统除了与数据采集系统交互外，还要将采集的数据以有线或无线的方式上传到上位机，完成采集数据的本地存储。
基于集成电路的高速数据采集系统设计与实现
基于集成电路的高速数据采集系统设计与实现近年来，随着计算机和通信技术的迅速发展，各种数据采集系统已成为现代工业生产和科学研究的重要组成部分。
而在数据采集系统中，高速数据采集系统则备受瞩目。
本文将介绍一种基于集成电路的高速数据采集系统的设计和实现方法，为读者深入了解和掌握该技术提供一个参考。
一、高速数据采集系统的特点高速数据采集系统最为显著的特点是采样速度快，高精度，可实现实时采集和处理。
同时，该系统的数据存储量大，处理速度快，可用于高速数据的传输、处理和存储。
二、基于集成电路的高速数据采集系统的设计原理该高速数据采集系统主要由采样模块、控制处理模块、数据存储模块和接口模块四个部分组成。
其中，采样模块主要负责采集数据；控制处理模块负责控制采集系统参数和实现数据处理；数据存储模块主要用于存储采集的各种数据；接口模块用于实现采集系统与计算机之间的数据传输。
在设计过程中，需要通过适当的硬件设计和软件开发，使得各个模块之间能够良好地协同工作。
具体来说，需要采用高速A/D转换芯片和高速的数据总线技术，实现高速、精准的信号采集和快速的数据传输和处理。
同时，在控制处理模块中，需要引入专业的数据处理算法和控制策略，从而实现高效、准确的数据处理。
三、高速数据采集系统的实现方法基于集成电路的高速数据采集系统的实现方法有以下几个步骤：1. 确定采集数据的类型和采样速度。
根据实际需求，确定采集数据的类型和采样速度，以满足需要的数据精度和采集效率。
2. 选定高速A/D转换芯片和适配器。
根据采集数据类型和采样速度，选择合适的A/D转换芯片和适配器，以保证数据的精度和采样速度。
3. 设计高速数据采集系统的硬件。
根据数据采集的需求，设计高速数据采集系统的硬件，包括电源、采样模块、控制处理模块、数据存储模块和接口模块等。
4. 开发采集系统的软件。
通过开发采集系统的软件，实现数据采集和处理控制等功能，以满足具体数据采集的需求。
5. 测试数据采集系统的性能。
高速数据采集课程设计
高速数据采集课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握高速数据采集的基本原理、方法和应用，培养学生进行数据采集、处理和分析的能力。
具体目标如下：知识目标：1. 掌握高速数据采集的基本概念、原理和方法；2. 了解高速数据采集系统的组成和性能指标；3. 熟悉常见的高速数据采集技术及其应用。
技能目标：1. 能够运用高速数据采集原理和方法解决实际问题；2. 具备搭建和调试高速数据采集系统的能力；3. 熟练使用相关软件进行数据采集、处理和分析。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对高速数据采集技术的兴趣和好奇心；2. 使学生认识到高速数据采集在科学研究和工程应用中的重要性；3. 培养学生严谨的科学态度、团队协作精神和创新能力。
二、教学内容根据教学目标，本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.高速数据采集基本概念：数据采集的定义、作用和分类；2.高速数据采集原理：模拟信号采集、数字信号采集、模拟-数字转换器（ADC）的工作原理；3.高速数据采集方法：采样频率、采样位数、量化误差等；4.高速数据采集系统组成：传感器、信号调理电路、数据采集卡、计算机及软件；5.高速数据采集技术应用：信号处理、图像处理、通信系统等；6.实践操作：搭建高速数据采集系统，使用相关软件进行数据采集、处理和分析。
三、教学方法为了实现教学目标，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解基本概念、原理和方法，引导学生掌握高速数据采集的基础知识；2.讨论法：学生针对实际案例进行讨论，培养学生的思考和分析能力；3.案例分析法：分析典型应用场景，使学生了解高速数据采集技术在实际工程中的应用；4.实验法：让学生动手搭建高速数据采集系统，培养学生的实践操作能力；5.小组合作学习：鼓励学生互相合作、交流，提高团队协作精神和沟通能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将准备以下教学资源：1.教材：《高速数据采集技术与应用》；2.参考书：相关领域的学术论文、技术手册等；3.多媒体资料：PPT课件、视频教程、网络资源等；4.实验设备：高速数据采集卡、传感器、信号调理电路等；5.软件工具：数据采集软件、信号处理软件等。
基于千兆以太网的高速数据采集系统设计
Ｒ—蝴暂存高速数据进行乒乓操作。ＦＰＧＡ把ＡＤ输出的数
据写入到乒ＲＡＭ中的同时，又把乓ＲＡＭ中的数据读出写 入到ＳＤＲＡＭ，这样前端的数据流便不会中断，提高了数据传 输速度。ＡＤ采样频率为１００ＭＳＰＳ，为使ＳＤＲＡＭ能无误存 储数据，则ＳＤＲＡＭ必须在ＩＯＯＭＨＺ的时钟频率下工作。这 对ＦＰＧＡ的时序设计和ＰＣＢ的设计是一个考验，为了使系统 能够更加稳定地工作，对ＳＤＲＡＭ的控制采用了降频设计技 术。ＦＰＧＡ把１２ｂｉｔ的ＡＤ输出数据转化成２４ｂｉｔ的数据输出
解码方案，采用载波扩展和分组突发技术等。将千兆以太网 应用到高速数据采集系统中是一个趋势。 图４是网络传输模块原理图。数据链路层芯片 ＡＸ８８１８０是台湾ＡＳＩＸ公司推出的一款高性能低成本的 Ｎｏｎ－ＰＣＩ千兆以太网控制器，符合ＩＥＥＥＳ０２．３／ＩＥＥＥ ８０２．３ｕ／
ＩＥＥＥ
８０２．３ａｂ协议，适用于多种需要高速接入网络的嵌入式
３信号的接收
系统采用宽频带检测技术，应用双传感器定向耦合脉冲 信号，要求数据采集卡实现双通道高速同步采集、双通道同步 偏差不超过５ｎｓ。由于待采集的放电脉冲信号的最高频率可 达３０ＭＨＺ，根据采样定理和实际经验，采集卡的模数转换器 采样率须达到ＩＯＯＭＳＰＳ，才能很好地对信号进行复原和检 测。为满足这种要求，模数转换器采用２片ＡＤ９４３３。 ＡＤ９４３３是模拟器件公司生产的一种１２位单片采样Ａ／Ｄ转
１
引言
在工业控制、质量检测、虚拟仪器等场合，都需要采集数
ＵＩ）Ｐ／碑协议与工控机进行数据通信。图２为数据采集卡的 原理框图。
据并传输到上位机做分析处理。在传输数据时，有各种各样 的传输协议。传统的ＲＳ２３２总线、ＲＳ４８５总线、ＣＡＮ总线传 输距离远，但是其最大传输速度分别为１２．８Ｍｂｐｓ，１０Ｍｂｐｓ 和１Ｍｂｐｓ，无法满足数据高速传输的需要。常用的ＵＳＢ接口 和１３９４接口传输速度高，但是其理论传输距离分别只有５ｍ 和１０ｍ，无法满足工业现场对远距离传输的要求。为解决传 输距离与传输速度之间的矛盾，设计了一种基于千兆以太网 的高速数据采集系统。
多通道高速数据采集电路设计
多通道高速数据采集电路设计
李曼
【期刊名称】《西安科技大学学报》
【年(卷),期】2000(020)002
【摘要】在高速数据采集系统中,多通道高速数据采集电路设计是一个难点.本文以一种典型的多通道高速数据采集电路设计为例,详细说明多通道高速数据采集、转换、存储技术及具体实现方式.
【总页数】4页(P144-147)
【作者】李曼
【作者单位】西安科技学院,机械工程系,陕西,西安,710054
【正文语种】中文
【中图分类】TP274+.2
【相关文献】
1.基于千兆以太网的多通道高速数据采集系统 [J], 秦二强;杨洁;李磊;王浩;郑国恒
2.基于THS1206的多通道同步高速数据采集系统 [J], 黄勇;覃昉;葛轶
3.通用型多通道高速数据采集记录仪 [J], 皮柳杨;黄莎玲;叶海福
4.基于CPLD的多通道高速数据采集系统的设计与实现 [J], 卢胜男;陈光;张凤磊;马建刚;白文博
5.基于FPGA的多通道同步实时高速数据采集系统设计 [J], 易志强;韩宾;江虹;张秋云
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一种高速实时数据采集系统的设计方案
一种高速实时数据采集系统的设计方案 0 引言 目前USB 已广泛应用于数据采集系统，现阶段使用较多的是USB 2.0 规范。
随着测试测量要求的不断提高，USB 2.0 已逐渐难以满足要求。
新的USB3.0 规范很好的解决了USB 2.0 中存在的一些局限，非常适用于现代测试测量系统。
1 USB 2.0 的性能与局限 通用串行总线USB（Universal Serial Bus）是目前应用极为广泛的一种系统总线，大量应用在测试测量领域。
目前应用最广泛的是USB2.0 标准，具有最高480Mbps 的通信速率。
但同时USB2.0 标准也存在着以下不足： 1）半双工通信 USB2.0 采用半双工通信，同一时间只能有一个方向的数据传输，在需要双向高速数据传输的场合往往难以满足要求。
2）需要主机调度 USB2.0 标准在传输调度上采用主从结构，需要计算机首先发起IN Token 或OUT Token，USB 设备才能进行数据传输，一次数据传输完成后，又必须等待下一个Token，大大制约了数据传输的实时性。
3）通信速率相比于竞争对手不高 USB 的竞争对手有1394 和eSATA 等，较新的1394b 标准数据传输速度达到了800Mbps，几乎比USB2.0 HS 高一倍。
而eSATA的数据传输速度更高。
2 USB 3.0 SS（SuperSpeed）标准简介 为了加强USB 的性能和竞争力，USB 联盟推出了新的USB 3.0SS （SuperSpeed）标准。
该标准使用两条差分链路实现了全双工通讯，速率达到了5.0Gps，不但高于1394b 标准，与eSATA 相比也同样具有竞争力。
USB3.0 在2.0 的基础上新增加了2 对差分链路，专门用于传送SS 差分信号。
主机侧接口的机械特性和USB 2.0 兼容，而设备侧使用了新的接口形式，以容纳新增的两对差分信号线。
USB2.0 接口的B 型连接器可以插入USB 3.0 的设备端，此时设备工作于USB 2.0 模式下；但USB 3.0 的B 型连接器无法插入USB 2.0的设备端。
高速数据传输电路设计
高速数据传输电路设计随着信息时代的到来，数据通信量越来越大，数据传输速度也越来越快。
高速数据传输技术的需求变得越来越迫切。
而高速数据传输电路设计也成为了当今电子工程领域中最为重要的研究方向之一。
一、高速数据传输电路的需求随着各类电子产品的快速普及，人们对数据传输的速度和效率要求也越来越高。
特别是在互联网、移动通信、无线数据传输、高清视频、虚拟现实等领域，对高速、低噪音、抗干扰性能优良的数据传输系统的需求更加迫切。
因此，高速数据传输技术的应用已经广泛涉及到了移动通信、计算机、高速列车、卫星通信、海底通信等领域。
二、高速数据传输电路设计的基本原理高速数据传输电路设计的基本原理是探究如何让数据在尽可能短的时间内从一个设备传输到另一个设备，并确保传输过程中数据的稳定性和可靠性。
这个过程需要涉及到数据的编码、调制、调节、解调等一系列电路和技术。
目前，高速数据传输电路设计的主要研究方向包括以下几个方面：1.时钟和同步技术在高速数据传输电路的设计中，时钟信号和同步信号的稳定性是至关重要的。
任何一点时间偏差都会导致数据传输出现问题。
因此，研究如何实现时钟信号和同步信号的高精度生成和传输技术成为了设计高速数据传输电路的关键问题。
2.信号的抗干扰处理现在的各种设备使用电子信号传输数据，而电子信号的传输中会出现许多干扰问题，例如电源噪音、电磁干扰等等。
在高速数据传输电路的设计中，这些干扰会对数据传输造成很大的影响，因此如何设计出抗干扰能力强的电路成为了一个重要的研究方向。
3.数据编码和解码算法数据编码和解码算法是高速数据传输电路设计的关键之一。
在数据传输过程中，为了提高传输速度和降低传输中的错误率，还需要对数据进行编码和解码。
因此，如何设计高效的编码和解码算法是高速数据传输电路设计的热点之一。
三、高速数据传输电路设计的挑战设计高速数据传输电路并不是一件简单的事情，面临很多挑战。
1.高速数据传输涉及到很多物理、工程、数学、电机、计算机科学等知识领域。
《2024年高速无线数据采集终端的设计与优化》范文
《高速无线数据采集终端的设计与优化》篇一一、引言随着科技的快速发展，无线通信技术已经深入到各个领域，尤其是在数据采集方面，高速无线数据采集终端显得尤为重要。
本文将详细介绍高速无线数据采集终端的设计与优化，探讨其技术特点、设计原则及优化策略，以期为相关领域的研究与应用提供参考。
二、技术特点与需求分析高速无线数据采集终端是一种集成了无线通信技术、数据采集技术、信号处理技术等多种技术的设备。
其技术特点主要包括高速度、高效率、高可靠性及低延迟等。
需求分析方面，主要考虑到实际应用场景中对于数据采集速度、数据传输质量、设备稳定性等方面的需求。
三、设计原则1. 模块化设计：将系统划分为多个模块，如信号采集模块、数据处理模块、无线通信模块等，便于后期维护与升级。
2. 高速数据处理：采用高性能处理器及优化算法，提高数据处理速度。
3. 稳定性与可靠性：确保设备在复杂环境中稳定运行，具备较高的抗干扰能力。
4. 兼容性与可扩展性：考虑与其他系统或设备的兼容性，同时为后续功能扩展预留接口。
四、硬件设计硬件设计是高速无线数据采集终端的基础。
主要包括以下几个方面：1. 处理器选择：选用高性能处理器，如FPGA或DSP，以满足高速数据处理需求。
2. 无线通信模块：选择适合的无线通信模块，如Wi-Fi、5G 等，确保数据传输的稳定性和速度。
3. 数据采集模块：根据需求选择合适的传感器和信号处理电路，实现高速、高精度的数据采集。
4. 电源管理：设计合理的电源管理方案，确保设备在长时间工作过程中保持稳定的供电。
五、软件设计与优化软件设计是高速无线数据采集终端的核心部分。
主要包括以下几个方面：1. 操作系统选择：选用适合的嵌入式操作系统或实时操作系统，确保系统的稳定性和实时性。
2. 数据处理算法优化：针对特定应用场景，对数据处理算法进行优化，提高数据处理速度和精度。
3. 网络通信协议：采用高效的网络通信协议，如TCP/IP协议等，确保数据传输的稳定性和速度。
《2024年高速无线数据采集终端的设计与优化》范文
《高速无线数据采集终端的设计与优化》篇一一、引言随着信息技术的发展，高速无线数据采集终端已经成为众多行业进行实时数据收集与传输的关键工具。
本篇范文将重点介绍高速无线数据采集终端的设计与优化过程，涉及的主要内容包括终端的系统架构、硬件设计、软件算法及性能优化等方面的研究。
二、系统架构设计高速无线数据采集终端的架构设计是实现其高性能的核心。
设计时应遵循模块化、可扩展和高度集成的原则，以保证系统的稳定性和可维护性。
系统架构主要包括以下几个部分：1. 硬件层：包括微处理器、存储器、接口电路等。
应选用高性能的处理器，以确保数据处理的速度和准确性。
此外，应设计合理的存储器容量，以满足大数据量存储的需求。
2. 软件层：包括操作系统、驱动软件和应用软件等。
操作系统应选择支持实时处理任务的操作系统，以保证数据处理的及时性。
同时，应用软件应根据实际需求进行定制化开发，以实现特定功能。
3. 通信层：包括无线通信模块和接口电路等。
无线通信模块应具备高速、稳定、低延迟的特点，以满足实时数据传输的需求。
三、硬件设计硬件设计是高速无线数据采集终端的基础。
在设计过程中，需要考虑到硬件的兼容性、功耗、体积和成本等因素。
具体包括：1. 微处理器选择：选用高性能的微处理器，如ARM或DSP 等，以实现高速数据处理。
2. 存储器设计：根据实际需求设计合理的存储器容量，以满足大数据量存储的需求。
同时，应考虑存储器的读写速度和功耗等因素。
3. 接口电路设计：设计合理的接口电路，包括与外部设备连接的接口和内部各模块之间的连接电路等。
接口电路应具备高可靠性和高稳定性，以保证数据的传输质量和系统的稳定性。
四、软件算法优化软件算法是高速无线数据采集终端实现高性能的关键。
针对不同的应用场景和数据类型，应选择合适的算法进行优化。
具体包括：1. 数据处理算法：针对不同的数据类型和数据处理需求，选择合适的数据处理算法，如滤波算法、压缩算法等，以提高数据处理的速度和准确性。
《2024年高速无线数据采集终端的设计与优化》范文
纪实故事-老舍母亲:把吃亏视做理所当然老舍的母亲是一位旧中国典型的劳动妇女，勤劳持家，自立自强。
老舍热情、好客，待人真挚、诚恳，这些性格与母亲的影响有关。
老舍的母亲会给婴儿洗三——穷朋友们可以因此少花一笔“请姥姥”钱。
她会刮痧，她会给孩子们剃头，她会给少妇们绞脸……凡是她能做的，都有求必应，谁家有事要帮忙，她总是跑在最前头。
有客人来，无论手头再怎么窘迫，老舍的母亲也要设法弄一点东西去款待。
舅父与表哥们来做客时，往往是自己掏钱买酒、买肉食，这使她脸上羞得飞红。
可是殷勤地给他们温酒做面，又给她一些喜悦。
遇上亲友家中红白喜事，母亲必把大褂洗得干干净净，亲自去贺吊，一份礼也许只是两吊小钱。
老舍继承了他母亲的性格，出了名的好客，离了朋友们就活不下去。
在重庆的时候，老舍的生活相当清贫，但是老友相逢，卖了大褂，也要上一趟小馆盛情款待。
晚年的老舍更加看重友情。
逢年过节，或是小院里百花盛开的时节，老舍的家，就变成了欢乐之海，赏花赏画，品茗品酒。
主人与宾客们全都痛快极了。
有时到了欢畅之时，赵树理会扯着嗓子“吼”他拿手的上党梆子，曹禺则酩酊大醉后滑到了桌子底下……也有的时候，老舍的小院里会出现一些奇特的客人。
他们大都是年逾花甲的老人，有的还领着个小孩。
一见到老舍先生，他们就照旗人的规矩，一边作揖行礼，一边还大声吆喝着：“给大哥请安！”老舍总是连忙把他们扶起：“别……别这样！现如今不兴这一套了。
快坐下，咱哥俩好好聊聊。
”事后，老舍向旁观的朋友解释，“这些都是几十年的老朋友了。
当年有给行商当保镖的，有在天桥卖艺的，也有当过‘臭脚巡’（旧社会的巡警）的。
你读过我的《我这一辈子》《断魂枪》《方珍珠》吗？他们就是作品中的模特儿啊！”老舍的姑母常在家闹脾气，在鸡蛋里找骨头，是家中的阎王。
直到老舍入了中学，她才死去。
可是老舍没有看见母亲反抗过。
“没受过婆婆的气，还不受大姑子的吗？命当如此！”母亲在非解释一下不足以平服别人的时候，才这样说，老舍感叹：母亲活到老，穷到老，辛苦到老，最会吃亏。
两千兆高速数据采集电路设计
两千兆高速数据采集电路设计
桑泉;柯式镇;钱步仁
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2010(026)011
【摘要】本文采用美国国家半导体公司的高速双通道模数转换器(ADC08D1000),以及Altera公司CycloneⅡ系列的FPGA(EP2C70F896C8)实现对双路信号的高速采样.每片ADC通过交叉采样对每路信号的采样率达到2GSPS.本文着重介绍电路的设计,以及PCB制版过程当中的技巧问题.
【总页数】3页(P191-192,126)
【作者】桑泉;柯式镇;钱步仁
【作者单位】102249,北京,中国石油大学机电学院;102249,北京,中国石油大学资源与信息学院;102249,北京,中国石油大学机电学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP274+.2
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千兆高速采集系统的硬件电路设计
千兆高速采集系统的硬件电路设计
胡明武;丁庆生;向荣
【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》
【年(卷),期】2007(000)005
【摘要】运用美国国家半导体公司的超高速8位A/D转换器(ADC08D1000),配合Altera公司的高端FPGA(Stratix Ⅱ, EP2S60),实现高速双通道采集系统,每个通道的采样频率可达1 GHz.该采集系统的实现难点是硬件电路的设计和制作.本文重点介绍该采集电路的硬件设计,并对采集系统中由时钟抖动引起的噪声进行理论分析.
【总页数】4页(P23-26)
【作者】胡明武;丁庆生;向荣
【作者单位】电子科技大学;电子科技大学;电子科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
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技术创新电子设计您的论文得到两院院士关注两千兆高速数据采集电路设计The Design of an 2GSPS High Speed Data Acquizition System(中国石油大学北京)桑泉柯式镇钱步仁SANG Quan KE Shi-zhen QIAN Bu-ren摘要:本文采用美国国家半导体公司的高速双通道模数转换器(ADC08D1000),以及Altera 公司CycloneII 系列的FPGA (EP2C70F896C8)实现对双路信号的高速采样,每片ADC 通过交叉采样对每路信号的采样率达到2GSPS 。
本文着重介绍电路的设计,以及PCB 制版过程当中的技巧问题。
关键词:高速采集;LVDS;阻抗匹配;电源分割中图分类号:TP274+.2文献标识码:BAbstract:In this paper,a high speed dual ADC(ADC08D1000)produced by National Semiconductor and an FPGA (EP2C70F896C8)in CycloneII series of Altera are used to sampling two signals in the same time ,and each converter is interleaved to increased the sample rate up to 2GSPS.Here our emphases are on some tips on design of the cirsuit and PCB board.Key words:High speed acuizition;LVDS;Impedance matching;Spliting on power board文章编号:1008-0570(2010)04-2-0191-021高速ADC 芯片ADC08D1000ADC08D1000是美国国家半导体公司(National Semiconduc －tor)于近年推出的双通道、低功耗高速采样芯片,具有8位分辨率,单通道最高采样率达到1.3GHz 。
双通道可以同时对两路信号同时采样,也可以同一信号进行交叉采样,这时采样率可以高达2GHz 。
器件使用单一的1.9V 电压供电,整个器件的典型功率消耗仅1.6W 。
当输入信号为500MHz,采样率为1GHz 的时,其独特的设计结构可以保证获得7.4位的有效采样位数,而位出错率仅只10-18。
ADC08D1000的输出数据采用了低电压差分传输信号(Low-Voltage Differential Signaling)。
LVDS 的摆幅很小,典型值仅为350mA,这样一方面降低了系统的功率消耗,另外也使得高速的信号传输成为可能,并且由于高速差分先的成对出现,使得信号的完整性更好,当然,这个也需要适当的布线才能完成。
在芯片当中每个通道有两路8位信号输出总线,这样,当每片ADC 对一路信号进行交叉采样后,共有4条信号输出总线将数据输出,即此时的数据输出速率为500MHz,通过这样的降速,使得接收器件的选择范围更大,也使避免使用专门的LVDS 接收器成为可能。
在本系统当中使用Altera 公司的CycloneII 系列的FPGA 接收采样数据,这是处于对产品成本和性能的综合考虑而来的。
CycloneII 系列的FPGA 的LVDS 信号的接收速率达到805Mbps,发送可以达到640Mbps,完全可以满足接收ADC 的信号要求。
另外在本设计当中,使用了两片ADC,要求对两路ADC 进行同时操作,即对ADC 采样开始时间、采样数据多少要保持一致,所以尽量使用一片控制芯片,能同时接收两片ADC 信号的输出采样数据,并且可以对两路ADC 进行控制。
由于ADC 芯片输出为4条8位总线输出数据,这样每片ADC 的输出数据共有32对LVDS 线,同时ADC 芯片的输出数据的随路时钟信号(DCLK)以及数据溢出标志位(OVR)同样是采用LVDS 信号,那么每片上面共有34对LVDS 线,所以要求FPGA 有接收68对LVDS 数据的能力,同时考虑到FPGA 的引脚的分配和全局时钟的位置安排,本系统选取了EP2C70F896C8作为数据接收及其他芯片的控制芯片。
2硬件电路设计2.1ADC 外围电路设计ADC 芯片的外围电路如下图所示:对于输入被采样信号来说,使用差分信号要比单端信号更加可靠,如果经过前端放大电路后仍是单端信号,那么可以使用平衡-不平衡变压器(例如ADTL2-18)。
ADC 的控制方式有两种,一种是将控制一脚的电平直接处于高电位或者低电位,这种方式可以使用ADC 的大部分功能,但是不可更改;另外一种方式是基于SPI 口的扩展模式,在这种模式下可以使用ADC 的全部功能,本设计就使用了这种方式,在这种方式下,需要对控制信号的电平进行适当的分压,如图所示上图所示。
Rext 引脚必须外接一个高精度的3.3K 的电阻,可以降低偏桑泉:硕士研究生技术创新移误差和线性误差,能够给内部参考电压提供标准值。
另外ADC的Vcmo引脚需要特别注意,当被采样信号为交流信号时,可以直接接地,但是当输入为直流信号的时候,就要将其与时钟调理电路相连接,这个对输入信号的质量关系很大。
本系统中输入信号是交流信号,所以可以直接接地,当然如果不是很确定的情况下,可以安排跳线。
2.2LVDS数据设计ADC的信号输出都是采用LVDS方式,LVDS是美国国家半导体公司于1994年推出的一种信号传输模式,它是一种标准,在降低功耗的同时提高了信号的传输速率,传输的数据可以从几百Mbps到2Gbps。
对于LVDS的布线来说,最重要的就是布线的长度控制问题,在同一对LVDS信号线中,两条信号线的长度最好一致,而不同的线对之间,其长度也尽量保持一致,在本系统中LVDS上面的速率为500MHz,线对的长度差异最好控制在100mils以内。
LVDS的这个要求表明,在实际的布线当中,必定会出现蛇形线,通过简单的数学计算,控制蛇形线弯度的大小和间距,完全可以实现LVDS线对的长度一致关系。
在本系统当中,128根LVDS线的长度均控制在5999mils到6001mils之间。
具体可见下图:在图中仅是其中的一路ADC信号数据,另外一路与此大致相同,只是布局方形不一样。
LVDS线可以采用微带线和带状线两种情况,区别就是在表层的时候速度会更快,大约是在内层的1.5倍,不过由于是500MHz情况下,速度不是特别高,内外都影响不是很大,本系统中是在板子的顶层布线。
在同一对LVDS线当中,对于不同的绕向来说,外沿线总是要长于内沿的,所以必然会产生差别,在下图中显示了怎样进行同一对LVDS线的微调,如图:在图中,W为线宽,S为线间距,上图所示,如果要进行微调,那么蛇形线的最高幅度不能超过线宽的两倍,而间隔必须大禹三倍的线宽,在应用了这样的调节以后,线的长度完全可以控制的很小。
LVDS的另外一个重要问题就是阻抗匹配,由于LVDS信号在终端本设计中线宽和线间距都是4mils,线的厚度为1Oz(即35μm),当板材的电介质系数可以稳定在4.5-4.55的情况下,要想匹配100欧姆的差分阻抗,通过使用Si9000计算可以得出板层的厚度也应该控制在4mils。
由于在本设计的FPGA内部没有匹配电阻,所以在接近FPGA的引脚处增加了100欧姆的电阻,因为FPGA采用的是BGA封装,引脚间距1mm。
建议采用较小封装的贴片电阻,如0201封装。
2.3电源设计在本设计当中,用到了多种电源,其中有给ADC供电的1.9V电源(为保证ADC工作效果,必须用给每片ADC单独供电)、2.5V电压(LVDS线)、1.2V电压(FPGA核电压)、3.3V(FPGA配置、JTAG及其他CMOS信号)、1.8V电压(ADC控制信号)、3V电压(时钟产生芯片供电),这样在BGA封装的FPGA下面将产生多种电压,仅靠一个电源层难以实现,有条件的可以采用两层电源层来实现,当然这样成本会提高,本设计当中用的6层板,所以仅有一个电源层,另外对于个别信号,可以在信号层铺铜的办法来解决。
另外,如果将电源层设计成为内电层的话,那么必须对电源层进行区域分割,此时必须注意到,再分割的时候各种过孔,不能跨越分割线,也就是说分割线必须绕过过孔而不能与之相交,这样的方法在FPGA这样多种电源同时存在的情况下比较难于实现,或者说比较复杂。
在本设计当中,采用的是将电源层设计成为信号层,再在该信号层中铺铜的办法来实现的,在铺铜的同时指定与之相连接的网络名称,这样与铜层具有相同网络名称的网络都相互连接起来,而不相同的网络名称则自动的与之分开。
并且如果有所更改,可以让该区域的铜层重新铺铜,就可以完成相应的修改,而不用再重新进行电源层分割。
本设计FPGA下面的分层如下所示:3总结本文主要介绍了高速ADC芯片ADC08D1000在数据采集系统当中的应用,着重讨论了在线路设计过程当中遇到的问题和难点,并给予相应的解决办法。
在本设计当中,使用了双路ADC对信号的同步采样,并且在器件选型和经济成本方面进行了综合考虑。
在高速线路的设计当中还有很多值得注意的地方需要设计者给予充分的重视,只有综合考虑成本和功效才能设计出符合项目需求的,具有实际应用价值的产品。
(下转第126页)技术创新0.2~20kHz的信号。
与其它采用方法相比,由于采用了FPGA作为控制单元,使得电路的设计复杂度降低。
采用模拟开关元件实现的程控放大器和滤波器精度高,而且实现的电路噪声小,具有良好的稳定性。
满足了设计的基本要求,并且具有电路简单、控制方便、成本低廉等优点。
从测量结果来看,截止频率步进在5kHz~20kHz时,系统的指标精度较高,具有一定的实用价值。
本文作者创新点:设计了基于FPGA实现滤波器控制,并实现对控制参数参数的设置和显示功能,并进行了性能测试,成本较低、实用性较强。
参考文献[1]张成鹤,王平.用MAX264设计通用有源滤波器[2]秦曾煌.电工学[M].北京:电子工业出版社,1990.[3]徐欣,孙广富,卢启中.基于FPGA的嵌入式系统设计,.[4]曾新民,曾天剑.运算放大器应用手册[M].北京:电子工业出版社,1990.[5]童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2000.[6]朴现磊,熊继军,沈三民.基于FPGA的高速数据采集系统的设计.微计算机信息,2008,1-2:209-211。
作者简介:潘秀琴,(1971-),女,汉族,中央民族大学信息工程学院副教授,主要从事数字系统设计、模式识别与信号处理等方面研究。