利用FPGA实现的多通道同步数据采集卡
基于FPGA的多通道信号采集电路设计
块单 元通 过 内部 的 三 通 连 接 器 进 行 互 联 。为 了便 于对 路 信 号 的采 样 控 制 ， 设 计 中充分 利 用 了 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 内部 的块 Ｒ Ａ Ｍ资源 ， 建 立 了采 样 信 号 的查 找 表 结
制 核心 。
多通 道数 据 采集 系 统 的外 部结 构 如 图 １ 所示 ，
其采 用笼 屉 式 级 联 结 构 。整 个 系统 可 分 为 三 个 部 分： ① 电源 卡 ， 外 部 电源 进 入 后 通 过 电源 卡 进 行 相 应 的隔离 和 转 化 成 采 集 系统 所 需 的 电源 提 供 给各
２ ０ １ ３年 ３月 ２ ８日收 到
采 集 电路 采用 的并联模 式设计 ， 如 图 ２所示 。
该模式设计 是针对三种传统采集模式的缺点
优化 而来 。这 三种 传 统采 集 模式 为 ： 一 种 是 总线 模
第一作者简介 ： 储成君（ １ ９ ８ ９ 一） ， 男，电路 与系统专业硕 士研究生 研 究方向： 嵌入式电路与系统 。Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｃ ｃ ｈ ｅ ｎ ￣ ｕ ｎ ＠ｓ ｉ ｎ ａ ． ｃ ｎ 。
构， 通 过对 各 通 道 进 行 编 码 ， 从 而 实 现 大 量 的不 同
号， 如在现 代 航 天 测 试 中 ， 为掌 握 飞行 器 飞 行 过 程
中系统的各种状态信息 ， 需要同时对飞行过程 中的
目标 飞行 器所 受 到 的 冲 击 、 过载 、 振 动 等 参 数 进 行
实 时测量 ¨ Ｊ 。在 医疗诊 断 时 ， 需要 同时 对 病 患 的血
存储 ， 实现 了大量 的不 同类型 的模 拟信 号的实时采样 。
作品说明书(基于FPGA的新型高速PCI采集卡的设计)讲解
西北工业大学研究生创意创新种子基金作品说明书作品名称：基于FPGA的新型高速PCI采集卡的设计基于FPGA的新型高速PCI采集卡的设计摘要：从自主研发的角度，本设计通过板载FPGA实现了对16路模拟信号的采集及滤波处理，并将最终结果送入工控机。
其中关键技术是通过对FPGA编程开辟控制空间并实现具体滤波算法，上位机通过设置对应的控制空间实现对于16路AD采集通道的开启及不同滤波算法的调用。
采用PLX9052实现PCI的接口设计。
根据上述要求选用ALTERA公司的EP2C8Q208型号的FPGA。
关键词：采集卡，PCI，FPGA，滤波算法0、前言在现代工业领域，随着控制系统日益大型化，复杂的系统会给有用信号叠加许多高频噪声干扰。
如何滤除这些干扰，成为业内普遍关注的问题。
目前普遍使用的处理方式分为两种，利用硬件电路滤波和通过上位机软件滤波，但这两种方式均存在很多缺陷：(1) 通过硬件电路滤波，不仅会大大增加成本、占用宝贵的PCB面积，而且滤波效果不彻底，还会造成有用信号的相位偏移。
(2) 通过上位机软件滤波，要求具有很高的信号采集速度，一方面造成了数据传输量大的负担，另一方面在上位机执行滤波算法会占用控制资源，从而大大降低了控制效率。
为了解决以上问题，本作品设计了一种基于FPGA的新型高速PCI采集卡，通过FPGA对模拟信号进行高速的过采样，并针对信号类型进行算法可选的滤波处理，同时配合上位机的控制频率设计抽取算法，通过双端口RAM将数据通过PCI总线传至上位机。
这样既在下位机完成了滤波，又保证了信号传输速度，降低了数据传输量，从而大大减少上位机的运算量，提高控制程序的执行效率。
1、采集卡参数：1.1 AD采集：单通道采集频率可达1MSPS，可实现最多16通道的循环采集，循环采集频可达990KSPS。
采集范围为-10V～10V，采集精度实测可达到0.5‰。
AD采集内嵌滤波参数可选的8阶FIR滤波算法，截止频率在1～250KHZ之间可调，并可由软件测试界面进行设置。
使用多通道数据采集卡的实验方法
使用多通道数据采集卡的实验方法随着科技的不断进步，数据采集在许多领域中扮演着重要的角色。
多通道数据采集卡的出现，使得同时采集多个信号成为可能。
本文将介绍使用多通道数据采集卡的实验方法，帮助读者更好地了解和应用这一技术。
1. 什么是多通道数据采集卡多通道数据采集卡是一种硬件设备，用于采集多个信号。
它通常包括多个输入通道、模拟至数字转换器（ADC）、时钟源和接口等组件。
通过连接传感器、测量设备等到不同的通道上，数据采集卡可以将多个信号同时转换为数字信号，并提供给计算机进行存储、处理和分析。
2. 数据采集前的准备工作在进行实验之前，我们需要做一些准备工作。
首先，明确实验目的和所需的采集信号类型。
例如，如果需要监测温度和湿度，我们需要选择合适的传感器，并将它们连接到数据采集卡的相应通道上。
其次，确保数据采集卡和计算机之间的连接正常。
一般来说，数据采集卡通过USB、PCIe等接口与计算机连接。
根据设备型号和接口类型，我们可以选择合适的连接线缆，并确保稳定的连接。
另外，对于模拟信号的采集，我们需要进行校准和滤波处理。
校准可以提高信号的测量精度，滤波处理可以减少噪音对信号的干扰。
因此，在实验开始之前，我们应该对采集卡的设置进行调整，并根据需要进行校准和滤波操作。
3. 实验过程及应用案例在实验过程中，我们可以使用软件或编程语言来控制和接收数据。
许多数据采集卡提供了自带的软件，可以用于实时数据监测和保存。
此外，我们也可以使用LabVIEW、Python等编程语言进行数据采集和处理。
对于应用案例，我们以心电信号采集为例进行说明。
在实验中，我们可以将心电传感器连接到多通道数据采集卡的相应通道上，然后通过软件接收和记录心电信号。
通过设置采样频率和时间间隔，我们可以获取不同时间段内的心电数据。
然后，我们可以使用信号处理算法对心电信号进行滤波、去噪、心律分析等操作，以获得更有用的信息。
除了心电信号的采集，多通道数据采集卡还可以应用于许多其他领域，如振动分析、声音信号处理、工业自动化等。
多路视频采集卡的设计与实现
多路视频采集卡的设计与实现摘要：视频是人类信息的一个主要渠道。
想要获取影像信息，必须完成图像信息收集。
作为视频采集设备的基础，影像信息采集卡的设置非常关键。
而本章针对多路视频采集卡进行了分析，该视频采集卡以 FPGA为逻辑控制中心，采用SAA7111将 4路视频信号分别转换为数字图像数据，经 FIFO缓存后，由 PCI总线接口芯片 PCI9052将数据送入计算机，最后通过应用程序将图像显示出来。
实验分析表明该视频采集卡能实现 4路实时传输显示，能够真实的将采集卡采集到的影像信息通过驱动传递到应用监控软件，以便进行显示和存储，希望能为相关人员提供参考。
关键词：多路视频采集卡；设计；实现数字视频监控管理系统因其直观、便捷、内容丰富的优点日益引起人们的关注，已成为保安防范体系的主要部分。
视频采集子系统主要进行视频图像的采集与压缩工作，是数字化视频监测中最核心的组成部分，直接影响到了整个监测系统性能与品质的高低[1]。
针对新一代的视频监测系统对于视频图象的高品质与实时性的需求。
1相关概念概述1.1视频信号概述视频信号是一个比较复杂的信息，它不但包括了画面本身的数据内容，而且包含着某些供采集用的处理数据，将这些内容混杂在一起，并按照特定的顺序和规则加以传递。
标准的电视信号是黑白CCD摄像头，通过连接设备将光学数据转换成幅值恒定的电信号，再配合机会支持组合产生的最终电视信号，而信号是黑白全视频（也称为混合电视信号）主要由图像数据、消隐数字、同步数字、开槽脉冲和图像脉冲等几部分构成。
彩色图像的每一位像素值中不但包括了亮度数据，而且也包括了色彩数据RGB建模作为经典的色彩空间建模，广泛应用在计算机、显卡和监视器件上，它利用了红绿蓝黄三种色彩的通道，形成了一个色彩空间结构。
但由于RGB模式信息内容在数据传输中占有的巨大带宽，亮度数据容易引起色彩干涉，而且与黑白计算机并不兼容，所以在PAL制影像数据中采用了YUV建模。
基于FPGA的多通道采样系统设计课程设计论文
FPGA课程设计题目：基于FPGA的多通道采样系统设计院（系）：电气工程及其自动化学院专业：电子信息工程12-01摘要本论文介绍了基于FPGA的多通道采样系统的设计。
用FPGA设计一个多通道采样控制器，利用VHDL语言设计有限状态机来实现对AD7892的控制。
由于FPGA器件的特性是可以实现高速工作，为此模拟信号选用音频信号。
由于音频信号的频率是20Hz-20KHz,这样就对AD转换的速率有很高的要求.因为FPGA的功能很强大，所以我们把系统的许多功能都集成到FPGA器件中，例如AD通道选择部分，串并输出控制模块，这样使得整个系统的外围电路简单、系统的稳定性强。
FPGA的配置模式选用被动串行模式，这样就增强了系统的可扩展性。
输出模式可选择性使得系统的应用相当广泛，串行输出可以用于通信信号的采集，方便调制后发射到远程接受端，远程接收端对采集的数据进行解调；而并行输出模式则可以通过高速存储器将采集的信号放到微机或者其他的处理器上，根据采集的数据进行相应的控制。
此系统的缺点是由于FPGA器件配置是基于SRAM查找表单元，编程的信息是保持在SRAM中，但SRAM在掉电后编程信息立即丢失，所以每次系统上电都需要重新配置芯片，这对在野外作业的工作人员很不方便，解决的方法是专用的配置器件来配置FPGA，在每次系统上电的时候会自动把编程信息配置到FPGA芯片中。
但设计中没有采用到这种配置方案主要是考虑到专用配置器件的价格问题。
本文开始介绍了多通道系统的组成部分，然后分别介绍了各个组成部分的原理和设计方法,其中重点介绍了FPGA软件设计部分。
还对当前十分流行的基于FPGA的设计技术作了简单的阐述，最后对系统的调试和应用作了简短的说明。
关键词：音频放大；滤波器；FPGA；VHDL；AD7892；有限状态机；目录摘要 (2)引言 (3)1题目来源 (3)2研究意义 (3)3多通道采样系统的组成 (3)4方案设计 (4)5 单元电路的设计 (4)5.1音频放大、滤波部分 (4)(1)音频放大部分 (4)(2)有源滤波器的设计 (4)5.2 AD采样电路 (5)5.3 FPGA控制部分 (5)(1)通道选择模块 (6)(2)延时模块的设计 (6)(3)串并输出选择控制 (7)5.4 FPGA的硬件设计 (8)6 软件介绍 (8)7 整机调试 (8)7.1 硬件电路的调试步骤 (8)(1)音频放大部分调试 (8)(2)滤波部分调试 (8)(3)FPGA硬件电路调试 (9)(4)AD采样模块调试 (9)(5) 联机调试 (9)8 结论 (9)参考文献 (10)附录 (11)引言FPGA（Field-Programmable Gate Array 现场可编程门阵列）是近年来广泛应用的超大规模、超高速的可编程逻辑器件，由于其具有高集成度（单片集成的系统门数达上千万门）、高速（200MHz 以上）、在线系统可编程等优点，为数字系统的设计带来了突破性变革，大大推动了数字系统设计的单片化、自动化，提高了单片数字系统的设计周期、设计灵活性和可靠性。
多通道数据采集卡同步功能的设计与实现_高健
第25卷第1期2008年1月机 电 工 程M EC HAN ICAL &ELECTR ICAL ENG INEER I NG M AGA Z I NE V o.l 25N o .1Jan .2008收稿日期:2007-07-24作者简介:高 健(1982-),男,浙江安吉人,主要从事嵌入式系统设计方面的研究。
多通道数据采集卡同步功能的设计与实现高 健,杨成忠,唐明明(杭州电子科技大学自动化学院,浙江杭州310018)摘 要:介绍了多通道数据采集卡同步功能的实现方法,讨论和处理了实现同步功能的相关问题。
该设计采用一种二级时钟分配方案,不仅实现了板内各通道的真正实时的同步采集,并且可以方便灵活地实现多块板卡的板间同步,具有高速、高精度、多路同步采集的特点,可广泛应用于对信号的同步性能要求较高的数据测量系统中。
关键词:数据采集;同步触发;A /D 转换中图分类号:TP393 文献标识码:A文章编号:1001-4551(2008)01-0082-04D esign and rea lization of t he si m ult aneous f unction in t he m ult-i channel data acquisition cardGAO Jian ,YANG Cheng -zhong ,TANG M ing -m i n g(C ollege of A uto m ation ,H angzhou D ianzi University,H angzhou 310018,China)Abstrac t :The design and rea lization of the s i m u ltaneous f unc ti on i n the mu lt-i channe l data acqu isiti on card w ere i ntroduced .A nd also the corre l a ti ve po i nts o f t he si m ultaneous function w ere d iscussed and d i sposed .The desi gn used a t w o -step c l ock distr-i bu tion ,which not only rea lized the rea-l ti m e mu lt-i channe l si m u ltaneous acqu isiti on i n one card ,bu t also rea lized t he si m u ltane -ous acqu i sition f uncti on i n m ore t han one card v ery conven ientl y.The ca rd has the feat ures o f h i gh -speed ,h i gh precision and mu lt-i channel si m ultaneous acqu i s ition ,can be w i de l y used in t he da ta acqu isiti on system w hich has h i gh request of t he si m ulta -neous si gna.lK ey word s :data acquisiti on ;si m u ltaneous tri gge r ;A /D conve rt0 前 言随着电子技术的深入发展和科研生产的需要,人们已经不再满足于用单路A /D 数据采集来分时采集多路测试信号。
基于FPGA的多通道可变采样率采集卡设计
种可以工作在 各种恶劣环境下 的数 据采集存储
系统 ， 为 获 取 可 靠 的飞 行 试 验 数 据 提 供 了有 力 的 保 障 ］
１ 总体方案设计
设计 的采 集存 储 卡 包含 １ ６个 通 道 ， 借助 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ
图 １ 系统 结 构 图
丰富 的 Ｉ ／ ０资源 和强 大 的 逻 辑控 制 能 力 ， 通 过 控 制 两 片多通 道 Ａ Ｄ Ｃ独 立 采 样 、 转 换 和 缓 存 的方 法 ， 可 以使 不 同 Ａ Ｄ Ｃ 的采 样率 互 不 相 同 ， 各 Ａ Ｄ Ｃ的采 样 率参 数 由计 算 机 软 件 随卡 地 址 一 齐 装 订 下 发 。 当 针对 不 同频率 的被 测 信 号 选 择不 同采 样 率 时 ， 抗 混
叠 滤 波器 的截 止 频 率 也 必 须 相 应 调 整 。设 计 中采
２ 系统硬件 电路设计
２ ． １ 前 端调 理滤 波 电路设计
２ ． １ ． １ 运放 的选择
每个 Ａ Ｄ Ｃ都 有各 自的量程 ， 如果 被测 信号 的变
化 范 围小于 这个 量 程 ， 就会浪费 Ａ Ｄ Ｃ的 分辨 位 数 ， 比如用 量程 为 一 ５～ ＋ ５ Ｖ的 Ａ Ｄ Ｃ对 变 化 范 围 为 ０
２ ． １ ． ２ 减 法电路 设计
图 ２ 减 法 电路
２ ． １ ． ３ 抗混 叠滤 波电路设 计
抗混叠滤波的实质是低通滤波 ， 其作用是滤除 被测信号中可能会折叠到低频段的高频成分 ， 防止
关键词 可编程序 阵列（ Ｆ Ｐ Ｇ Ａ） 中图法分类号 Ｔ Ｎ ４ ３ １ ． ２ ；
Ａ Ｄ Ｃ
可变采样 率 Ａ
文献标 志码
测试测量领域 ， 在各种飞行器 飞行试验 中， 数
多通道数据采集卡同步功能的设计与实现
多通道数据采集卡同步功能的设计与实现
高健;杨成忠;唐明明
【期刊名称】《机电工程》
【年(卷),期】2008(025)001
【摘要】介绍了多通道数据采集卡同步功能的实现方法,讨论和处理了实现同步功能的相关问题.该设计采用一种二级时钟分配方案,不仅实现了板内各通道的真正实时的同步采集,并且可以方便灵活地实现多块板卡的板间同步,具有高速、高精度、多路同步采集的特点,可广泛应用于对信号的同步性能要求较高的数据测量系统中.【总页数】4页(P82-85)
【作者】高健;杨成忠;唐明明
【作者单位】杭州电子科技大学,自动化学院,浙江,杭州,310018;杭州电子科技大学,自动化学院,浙江,杭州,310018;杭州电子科技大学,自动化学院,浙江,杭州,310018【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.振动信号多通道同步整周期数据采集卡设计 [J], 杨世锡;梁文军;于保华
2.基于PC/104总线与FPGA的多通道同步数据采集卡的研究 [J], 刘朝华;戴怡;石秀敏
3.利用FPGA实现的多通道同步数据采集卡 [J], 田多华;邱宏安;陆宇鹏;邵立群
4.一种多接口多通道的同步数据采集卡的设计与实现 [J], 郑晨曦;吴次南;蒋小菲
5.凌华科技推出高密度多通道同步数据采集卡 [J],
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于FPGA的高速数据采集卡设计与实现
基于FPGA的高速数据采集卡设计与实现随着科技的不断发展，电子信息技术的应用越来越广泛。
在现代制造业、通讯系统、医学影像等领域中，高速数据采集成为了一项不可或缺的工作。
因此，设计和实现一种高效、高精度的数据采集卡成为了当前电子信息技术研究的热点之一。
本文将介绍一种基于FPGA的高速数据采集卡的设计与实现。
一、高速数据采集卡基本结构高速数据采集卡通常由模数转换器（ADC）、时钟发生器、FPGA芯片、存储器、接口电路等组成。
其中，ADC负责将模拟信号转化为数字信号，时钟发生器负责为ADC提供时钟信号，FPGA芯片负责对数字信号进行处理和分析，存储器则用于存储处理后的数据，接口电路则是将数据输出到外部设备。
二、基于FPGA的高速数据采集卡设计1. ADC选择对于高速数据采集卡来说，ADC是其中最关键的组成部分之一。
ADC的选择与高速数据采集卡的性能有着密切的关系。
本设计采用了采样率为100MSPS的ADI公司的AD9265 ADC作为该高速数据采集卡的核心部件。
2. 时钟发生器时钟发生器为ADC提供高稳定性、高准确度的时钟信号，保证了ADC采集数据的稳定性和准确性。
本设计采用了凯瑞电子公司的CCHD-957时钟发生器，它可以提供高达100MHz的准确稳定时钟信号，从而保证了ADC的正常工作。
3. FPGA芯片在高速数据采集卡中，FPGA芯片是最核心的部分，它负责ADC采集到的原始数据进行处理和分析，并将其存储到存储器中。
本设计采用了Altera公司的Cyclone IV FPGA芯片，它具有高速、低功耗、灵活的特点，可以实现对高速数据的实时处理和分析。
4. 存储器存储器是高速数据采集卡中另一个非常关键的部分，它用于存储FPGA处理后的数据。
本设计采用了容量为1G的DDR3 SDRAM作为数据存储器，其存储速度快、容量大、价格适中、成本低。
5. 接口电路接口电路负责将高速数据采集卡中的数据输出到外部设备中。
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。
一种新型多路同步数据采集卡的设计与实现
一种新型多路同步数据采集卡的设计与实现
余丹;王庆
【期刊名称】《电力科学与工程》
【年(卷),期】2004(000)003
【摘要】介绍了一种用于故障录波的新型多路同步数据采集卡的原理和软硬件实现方法.该数据采集卡采用接受GPS触发方式,可实现24路信号的同步采样,采样速率为单通道最高为250 ksps,采样精度为16位.该装置可以通过基于FPGA的硬件在系统可编程技术根据录波对象的不同而方便地管理采样通道,PCI总线接口保证了其实时性和通用性.
【总页数】5页(P47-50,54)
【作者】余丹;王庆
【作者单位】武汉大学,电气工程学院,湖北,武汉,430072;武汉大学,电气工程学院,湖北,武汉,430072
【正文语种】中文
【中图分类】TP274+.2
【相关文献】
1.一种新型多接口E1数据采集卡的设计与实现 [J], 马忠孝;陈明;何鹏举;毋建宏
2.基于Spartan-6的多路网络数据采集卡设计与实现 [J], 田丹;李浩;鄢林;陈曦
3.一种基于PCI总线的多路数据采集卡 [J], 荣思远;景新幸;陈用昌
4.一种基于PCI总线的多路数据采集卡 [J], 荣思远;景新幸;陈用昌
5.一种多接口多通道的同步数据采集卡的设计与实现 [J], 郑晨曦;吴次南;蒋小菲
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于FPGA的DDR多数据通道的实现
第1期 2021年1月Journal of C A E I TVol. 16 No. 1Jan. 2021程应用 jdoi ： 10.3969/j. issn. 1673-5692.2021.01.004基于F P G A 的D D R 多数据通道的实现张晓光、尤文斌U 2,王昊1(1.中国船舶集团公司第七一五研究所，浙江杭州310000;2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051)摘要：鉴于水声信号处理系统向更大的数据量、更大的数据带宽发展现状，现有的数据处理节点无法直接接入万兆网络的情况下，提出了一种基于F P G A 的万兆转S R I 0的改进方案，该方案以F PG A作为核心，P o w e r P C 作为辅助核心，通过将DD R划分多个数据通道的方式，实现万兆网络数据和S R I 0数据的双向交互。
该方案将2 GB容量的D D R划分为32个通道，每个通道容量动态调节，通道之间相互独立，读写通道时序要求简单。
试验证明该方案系统稳定可靠，实现了 DD R的32个数据通道高速读写功能。
关键词：F P G A ;多数据通道；D D R 中图分类号:T N 98文献标志码：A文章编号：1673-5692(202丨）014)214)6Realization of DDR Multi-data Channel Based on FPGAZ H A N G X ia o -g u a n g 1 , Y O U W e n -bi n''2, W A N G H a o 1(1. T h e 715 Research Institute of China Shipbuliding Industry G r o u p Corporation, H a n g z h o u 310000,C h i n a ；2. Science a n d Technology on Electronic Test a n d M e a s u r e m e n t Laboratory, Taiyuan 030051 , China)Abstract ： In view of the de v e lo p me n t of underwater acoustic signal processing system to a larger a m o u n tof data a n d larger data band w id t h, the existing data processing n odes c an not directly access the 10 G i g a bit n e t w o r k , this paper proposes a n improved s c h e m e based on F P G A , w h i c h takes F P G A as the c o r e , P o w e r P C as the auxiliary core, a n d realizes the n u m b e r of 10 Gigabit networks by dividing D D R into m u l tiple data channels Data a n d S R I O data bidirectional interaction. In this s c h e m e , the D D R with 2 G B c a pacity is divided into 32 channels. T h e capacity of each channel is dynamically adjusted. T h e channels are independent of eac h other, a n d the timing requirements of read a n d write channels are simple. T h e test results s h o w that the system is stable a n d reliable, a n d the high-speed read-write function of 32 data channels of D D R is realized.Key words ： F P G A ； multichannel ； D D R〇引言近些年来，伴随着声纳技术取得了突飞猛进的 发展，原有的基于单发射/接收换能器的实施方案已 经被多个换能器构成的声纳基阵方案所取代1_5], 这也造成声纳基础阵生成的数据量井喷式增长，已经从几十M B /S 跨越进入几百M B /S ,超过了现有的信号处理机传输带宽的上限。
基于FPGA的高速多通道AD采样系统的设计与实现
电子技术• Electronic Technology92 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】现场可编程门阵列 多通道采样系统 系统硬件电路 时序程序高性能模数转换器主要应用于通信、仪器仪表及医疗设备等多个领域。
他对我国国防建设及科研工作的开展有着积极的促进意义。
现场可编程门阵列具有着运行速度快、抗干扰能力强等优势，与之相关的FPGA 系统可以让采集系统更好地满足人们的需求。
FPGA 和AD 设备采样系统之间的有效连接，可以让人们对系统的AD 转换模块的性能进行分析与验证。
1 基于FPGA的高速多通道AD采样系统的总体设计霍尔传感器、滤波电路、AD 采样芯片和FPGA 是基于FPGA 的多通道数据采样系统主要组成部分。
以现场可编程门阵列为核心的数据采集系统可以根据上位机的指令配置和实际需求，对实时采样方式和高速采样方式进行转换，与之相关的硬件电路具有数据采集、自动电桥平衡和状态反馈功能等多种功能。
在AD 采样系统的设计环节，系统硬件电路的搭建方式建立在其整体结构基础之上。
在需要被检测的电流电压进入滤波电路以后，滤波电路会将电流电压转换为模拟量信号，AD 芯片会将经由电路处理的模拟量信号传入FPGA 之中。
2 基于FPGA的高速多通道AD采样系统的实现2.1 AD采样系统的硬件电路设计AD7606是基于FPGA 的高速多通道AD 采样系统中所常用的一种高速模数转换芯片。
这一设备具有着分辨率高、双极性输入效果好和具有多通道同步采样能力的特点。
芯片内部的数字滤波器所具有的过采样功能可以为信号的并行输出及串行输出提供保障。
在AD 采样基于FPGA 的高速多通道AD 采样系统的设计与实现文/刘雨聪系统的硬件电路设计方面，状态机编程方式是实现AD7606的时序控制的有效方式。
根据一些学者的研究结果，系统的工作电压可以被设定为3.3V ，内核电压可以控制为1.2V 。
振动信号多通道同步整周期数据采集卡设计
振 动信 号 多通 道 同步 整 周 期 数 据 采集 卡 设 计
杨 世 锡 。 ， 梁 文 军 ， 于保 华
（ １ ． 浙 江 大 学 液 压 传 动 及 控 制 国家 重 点 实 验 室
摘要
．
杭州 ， ８ １ ０ ０ ２ ７ ） （ ２ ． 浙 江 大 学 机 械 工 程 学 系 杭 州 ， ３ １ ０ ０息 ， 通 过 振 动分 析 得 出机组 当前 的
工作状况， 确定 运 行 和 维 修 计 划［ ２ ； 因此 ， 需 要 根 据 转 子振 动信 号 的特点 设计 一款 适用 于转 子振 动信 号 采 集 的高速 、 可 靠 的数据 采集 卡来 满足 这种 需求 。 对 于 汽 轮发 电机 组 这类 大型 旋 转机 械 设 备 ， 转
对 汽 轮 发 电 机组 转 子 的振 动 信 号 进 行 整 周 期 采 集 有 利 于 提 高 频 谱 分 析 的精 度 、 提 高设备状 态监测 的水平 。
研 究 了整 周 期 采 集 技 术 ， 提 出 了一 种 基 于现 场 可编 程 门 阵 列 （ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍａ ｂ ｌ ｅ ｇ ａ ｔ ｅ ａ ｒ ｒ ａ ｙ ， 简称 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ） 的 转 子 振 动 信 号 多 通 道 同步 整周 期 数 据 采 集 卡 的设 计 方 案 。 该方案采用 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 技 术设 计 了 基 于 键 相 倍 频 法 的 整 周 期 采 集 控 制算法 ， 对 两 片 高 速 Ａ／ Ｄ转换芯片进行整 周期采集控制 ， 采 用 乒 乓 操 作 的方 式 将 Ａ／ Ｄ转 换数据保存 在双 口Ｒ ＡＭ
片maxl320进行控制ad转换的控制时序采用状该芯片的数字供电电压范围为35v故可以使用态机编程主要状态的作用为复位ad芯片初始与fpga相同的工作电压33v可以免去两者之间化等待ad启动信号等待触发采样信号向ad为了匹配电平而增加的电平转换芯片减小电路开芯片发送采样保持信号等待ad转换完毕信号销使电路更加精简和可靠
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。
一种多通道基于FPGA高精度数据采集卡[实用新型专利]
![一种多通道基于FPGA高精度数据采集卡[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/6a882233bfd5b9f3f90f76c66137ee06eff94e94.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201821170938.8(22)申请日 2018.07.24(73)专利权人 北京新宇航星科技有限公司地址 100084 北京市海淀区成府路45号海升集团公司A座209室(72)发明人 宋军 张宗鹏 石雨晨 (74)专利代理机构 北京纽乐康知识产权代理事务所(普通合伙) 11210代理人 覃莉(51)Int.Cl.G06F 17/40(2006.01)(54)实用新型名称一种多通道基于FPGA高精度数据采集卡(57)摘要本实用新型公开了一种多通道基于FPGA高精度数据采集卡，其特征在于，包括FPGA模块、调试接口和电源接口，所述的FPGA模块连接有时钟电路、PCI -e接收模块、B码接口和以太网PHY通道，所述的以太网PHY通道连接有RJ45接口，所述的时钟电路连接有温度控制模块，所述的PCI -e接收模块连接有上位机，所述的电源接口连接有电源电路。
本实用新型的采集卡有了准确的绝对年月日时分秒时间；不同采集卡之间的时间标准是统一的；毫秒、微秒、纳秒部分用时钟电路实现，采用工业级高精度晶体振荡器，保证每个纳秒都是均匀准确的；配置温度控制电路，避免晶体振荡器的频率漂移；用B码同步时钟电路的计数器，保证与B码绝对同步，避免计数器的错误积累。
权利要求书1页 说明书4页 附图16页CN 208421826 U 2019.01.22C N 208421826U1.一种多通道基于FPGA高精度数据采集卡，其特征在于，包括FPGA模块、调试接口和电源接口，所述的FPGA模块连接有时钟电路、PCI -e接收模块、B码接口和以太网PHY通道，所述的以太网PHY通道连接有RJ45接口，所述的时钟电路连接有温度控制模块，所述的PCI -e接收模块连接有上位机，所述的电源接口连接有电源电路。
2.根据权利要求1所述的一种多通道基于FPGA高精度数据采集卡，其特征在于，所述的温度控制模块包括晶体振荡器和温度控制电路，所述的晶体振荡器与温度控制电路连接。
基于FPGA的多通道AD同步采集卡设计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｍｕ ｌ ｔ ｉ － － ｃ ｈ ａ ｎｎ ｅ ｌ ＡＤ Ｓ ｙ ｎ ｃ ｈｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ Ａｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｂｏ ａ ｒ ｄ
ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＦＰＧＡ
Ｌｉ ｕ Ｘｉ ｎｗｅ ｉ ，Ｈａ ｎ Ｗｅ ｉ ，Ｚｈ ａ ｎｇ Ｙｏｎ ｇ ，Ｇａ ｏ Ｙａ ｎ
ｔ ｏ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｏ ｆ Ｆ ＰＧＡ ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｉ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ｒ ｕ ｎ ｅ —
关键 词 ： 模数转换 ； 同步 采 集 ； Ｆ Ｐ ＧＡ； 功 能 仿 真
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ ４ 。 。 ． ２ 文献标识码 ： Ｂ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４ — ３ ４ ０ ７ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． ０ ２ ２
ｔ ｉ ｏｎ ｓ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ＡＤ ｃ ｏ ｎｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ；ｓ ｙｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎｏ ｕｓ ａ ｃ ｑ ｕｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏｎ；ＦＰＧＡ ；ｆ ｕｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｓ ｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
用， 设 计 了一款 多通 道 ＡＤ 同步 采集 卡 ， 该 板卡 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 以
摘 要： 试 验 机 系 统需 要使 用 多 路 不 同 类 型 的传 感 器 ， 而 多 路 传 感 器 模 拟 信 号 的 同 步 采 集 对 于 后 期 的 数 据 处 理 和
基于FPGA的多数据采集卡的研究与设计
口技 术、 系统通信的新技术得到 了不同程度 的发展 。数据
采集模块 已成为测 量控 制领 域 的重要 组成部 分… ， 现 场 可编程 门阵列 （ Ｆ Ｐ Ｇ Ａ） 由于其 时钟频 率 高、 内部延 时小 、 速度快 、 效率高 、 组成形式灵 活等特点 在高速数 据采集
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ＰＣＩ０４作为一种国际标准的控制总线，在测试和控 制中得到了广泛应用，但目前市场上与之配套的同步 数据采集卡还很少。基于ＰＣＩ０４总线的高精度数据采集 卡的主要功能是把外界模拟信号的电压参量经过Ａ／Ｄ 转换器转换成数字量，并把转换结果存储以便分析处 理。本文所述采集卡采用了ＡＤ公司推出的高速、低功 耗、四通道同步采样１２位并行接口的Ａ／Ｄ转换器 ＡＤ７８６４，用ＦＰＧＡ进行逻辑功能控制和数据缓存，使得 该数据采集卡硬件电路极为简单。 １数据采集卡的原理及组成
降沿来表示。此时片选信号／ＣＳ端接地，由读信号／ＲＤ读出
数据。当读信号／ＲＤ和片选信号／ＣＳ同时保持低电平时
才可读数据，读操作在工作时要确保写信号，ＷＲ处于高
电平。每次读数据操作增加输出数据寄存器指针，读完
最后一个转换数据时，将输出数据寄存器指针复位。写
操作主要完成工作模式的设置，一般只在初始化或转换
‘ＯＲ２
图３中断产生电路
２．２．３主机读取数据电路 当主机响应了读中断请求之后，就会开始从ＦＩＦＯ
中取数，但是六个ＦＩＦＯ的工作基本保持一致，所以存在 主机先从哪一个ＦＩＦＯ中读取数据的问题，因此需要设 计一个数据选择读取电路，如图４所示。
图中数据选择电路通过三位地址ａ０、ａ１、ａ２来对六 个ＦＩＦＯ的六路数据选择输出。 ２．２．４ ＡＩＤ转换启动信号发生电路
品中。系统通过ＦＰＧＡ来实现高速数据缓存及逻辑控
制。采用的器件是ＦＩ正Ｘ１Ｋ系列的ＥＰＩＫ３０ＴＣｌ４４—１器
件，其最大工作频率为４０ＭＨｚ，消耗１ ５３３个ＬＣ，平均编
码时间为２０个时钟周期。ＦＰＧＡ除了要满足相应的时
序要求外，还要求控制数据的位数和Ａ／Ｄ转换器的位
９２
欢迎网上投稿ｗｗｗ．ｃｈｉｎａａｅｔ．ｃｏａｌ
一个跟随器，使输入信号在被滤波之前先经过隔离，Ａ／ Ｄ采集模块主要采用三片ＡＤ７８６４—１来实现１２通道的 同步采样。逻辑控制及数据缓存模块是在‘ＦＰＧＡ内部编 程实现的。在数据送人ＰＣＩ０４总线时，７４ＬＳ２４５在ＰＣＩ０４ 总线与ＦＰＧＡ之间也起驱动的作用。在ＰＣＩ０４总线与 ＦＰＧＡ不进行数据传输时，７４ＬＳ２４５呈高阻状态，这样可 以防止主机与采集卡间的数据相互干扰。 ２硬件电路设计
ｑ【１】【１１．．０］ ｑ【２】【１１．．０１ ｑ【３儿１１．．０】 ｑ［４儿１１．．０】 ｑ［５】【１１．．０】
，一一一．．一．．一一一
－ＬＰＭ—ＭＵＸ
ｑ［５．．０儿１１．．０】一ｄａｔａ［１［］ ，ｆ／ｓｅｌ【ＪⅢ．
ＴＮＰ［ＩＴ ａ２
－●－， －● ●
Ｖｃｃ
ＩＮＰＵＴ
ａｌ
）
Ｖｃｃ
‘一－一
●
●●
ＩＮＰＵＴ
采集卡包括模拟输入、Ａ／Ｄ采集、数据缓存及基于 ＰＣＩ０４接口的数据传输四部分，其核心设计是Ａ／Ｄ采集、 数据缓存部分。数据采集卡系统结构框图如图１所示。
该采集卡采用ＬＭ３２４对模拟输入信号进行隔离，它 的功能实现是在滤波器ＭＡＸ２７４的每个输入端前设计
图１采集卡系统框图
《电子技术应用》２００８年第６期
数相匹配。数据缓存区要求既要有与Ａ／Ｄ芯片的接口， 又要有与系统主机的接口以提高数据吞吐率，因此通过 ＥＰｌＫ３０ＴＣｌ４４—１芯片内置的先进先出（ＦＩＦＯ）缓冲存储 器实现数据高速传输。为此设计了地址译码、读／写数据 寄存器、控制通道寄存器、启动触发器和中断响应寄存 器，所有的操作都是通过读写相应的寄存器实现。下面 将介绍ＦＰＧＡ内部的各个设计模块。 ２．２．１向ＦＩＦＯ写数据的电路
利用ＦＰＧＡ实现的多通道同步数据采集卡
田多华，邱宏安，陆宇鹏，邵立群 （西北工业大学，陕西西安７１００７２）
摘要：介绍了一种基于ＰＣＩ０４总线的多通道高速同步数据采集卡的设计方法，硬件上采用 ＦＰＧＡ进行控制逻辑设置和数据缓存的实现，简化了硬件电路，同时也提高了其使用的简易性和配 置的灵活性，具有准确和快速的特点。
●菌●ｄＩ；ｌ＇０１
一ＶＩ ．１ ｊ”
２．０．１Ｊ－ｓ
２．５．Ｐ－５
３．０．１“５
３ ｊ＂４．０．１“
１
ＤＺ ：．１望氅曼璺鲤Ｘ璺苎Ｘ旦！呈Ｘ虫！Ｘ虫兰Ｘ璺！兰Ｘ望！苎Ｘ璺堕Ｘ旦！苎Ｘ璺！Ｘ望！璺ｌ璺！竺Ｘ里
１ ］ｒ］几几ｒ］ｒ］ｒ］几几ｒ］ｎ ｒ］同厂］
１ ］ｒ］ｒ］ｎ ｒ］厂１ ｒ］几厂］广］厂１厂］广１ ｎ
ａ０ ：一＝）．一№…：
Ｌ一．一
ａ『２．．０１ 圈Ａ粘掘雌据沸晌由№
《电子技术应用》２００８年第６期
的读写切换的，其仿真结果分别如图６ 圆７ Ｉ翻Ｑ ６Ｅ；
而面≥－一一一一一一一一一一一一１
Ｎ●ｍ０
蛐■－●ｃ押
ｉｐ＿ｗｃｌｏｃｋ ■卜ｒｄｃｌｏｃｋ ■■。ｗ●ｑ
■．．ｒ由ｗ
－－＿槲
……’ —■■ｍｍｐｌｙ
通道切换时进行。而进行数据采集的操作只要给出启动
命令，启动设置的通道进行同步采集，待所有的数据转
换结束后自动发出中断请求信号，然后进行相应通道的
数据读取即可。 ２．２ ＦＰＧＡ内部电路设计
随着现场可编程门阵列（ＦＰＧＡ）技术的飞速发展，
ＦＰＧＡ的应用日益广泛，它具有更高的密度、更快的工作
速度和更大的编程灵活性，被广泛应用于各种电子类产
在本电路中还有一个ＡＩＤ转换启动信号／ｃｏｎｖｓｔ的 产生电路，三片ＡＤ７８６４—１使用同一个启动信号／ｃｏｎｖｓｔ，
在／ｃｏｎｖｓｔ的上升沿转换开始。在第一次启动Ａ／Ｄ芯片 时，需要分配一个地址来启动Ａ／Ｄ芯片，一旦启动成 功，下一次的／ｃｏｎｖｓｔ主要由三片ＡＤ７８６４—１的ＢＵＳＹ信号 来产生，因为在Ａ／Ｄ转换过程中，ｂｕｓｙ信号都为高电 平，当转换结束后，ｂｕｓｙ变低电平。所以只要三片 ＡＤ７８６４—１的ｂｕｓｙ信号都为低电平时，表明１２路转换结 束，需要再次启动转换。该局部电路如图５所示。
Ｏ
Ｌ
０
Ｏ
１
ｏＯ
０
Ｍ ｆⅢｎ口ｍ＊ｍ★＊ＴⅣ＿
９３
万方数据
只要ｒｄｅｍｐｔｙＩａ不为高就一直保持从ＦＩＦＯ Ａ中读数，当
■－卜●ｃＩｒ —芦ｄａｔ·１１１．ｏ】
ｌ卜ｗｍｌｏｃｋ
■●－一ｃｌｏｃｋ
■●●·ｗｎ●ｑ
Ｉｒａ＇－ｒｄｒｅｑ
－雌ｗｆｆｕＵ
＿＿ｒｄｅｍｐｔｙ
鼍■ｑ【１１ ０１
。０。
Ｄ麓 ：Ｘ咝Ｘ塑Ｘ塑Ｘ墅Ｘ鲤Ｚ鲤Ｘ婴Ｘ塑Ｘ塑Ｘ翌！Ｘ哩Ｘ
关键词：数据采集；现场可编程门阵列；模数转换
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉ－ｃｈａｎｎｅｌ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＦＰＧＡ
ＴＩＡＮ Ｄｕｏ Ｈｕａ，ＱＩＵ Ｈｏｎｇ Ａｎ，ＬＵ Ｙｕ Ｐｅｎｇ，ＳＨＡＯ Ｌｉ Ｑｕｎ
（Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）
本设计的大量工作都是在ＦＰＧＡ内部实现的，简化 了硬件电路，同时也提高了其使用的简易性和配置的 灵活性，具有准确和快速的特点。 ３仿真结果
ＦＰＧＡ内部电路的设计采用ＶＨＤＬ硬件描述语言实 现，并在ＡＬＴＥＲＡ公司的ＭＡＸ＋ｐｌｕｓ ｌＩ软件上编译仿真。 采用全局同步时钟，避免了毛刺的产生，保证了信号的 稳定性，本文介绍的两个ＦＩＦＯ工作原理为乒乓式存储 的原理，采用这种存储方式，主要是考虑到由于转换通 路比较多，若每片Ａ／Ｄ只对应一片ＦＩＦＯ，当主机不能及 时读走ＦＩＦＯ中的数据时，Ａ／Ｄ转换就不能正常进行，这 就会影响数据的传输速度，也很容易使数据丢失。而采 用两片ＦＩＦＯ的乒乓式存储之后，写满一片ＦＩＦＯ，在主 机来不及读走数据时，可以将数据打人第二片ＦＩＦＯ，这 样可以起到一个缓冲作用，不会由于数据的读取而影响 整个系统的正常工作。该电路的设计是利用写满标志、
ｗｒｆｕｌｌｌａ？ｗｒｒｅｑｌａ、ｒｄｅｑｌａ、ｒｄｅｍｐｔｙｌａ、ｗｒｆｕｌｌｌｂ？ｗｒｒｅｑｌｂ？ ｒｄｒｅｑｌｂ、ｒｄｅｍｐｔｙｌｂ分别是ａ和ｂ的写满标志位、写请求 信号、读请求信号、读空标志位。通过７４１３９译码器，使 ｗｒｆｕｌｌｌａ、ｗｆｆｕｌｌｌｂ、ｒｄｅｍｐｔｙｌａ、ｒｄｅｍｐｔｙｌｂ联合作用控制ＦＩＦＯ 的读写操作。译码器作用的结果是只要Ａ的ｗｒｆｕｌｌｌａ为 低，数据就一直写入Ａ中，当ｗｒｆｕｌｌｌａ为高时，切换数据 流向，开始向Ｂ写数据。当ｗｒｆｕｌｌ标志为高电平时，表明 ＦＩＦＯ达到半满，向系统申请中断，总线响应中断，立即 启动读ＦＩＦＯ中的数据，当读到空时，Ｅｍｐｔｙ标志有效， 停止读入操作。
整个系统硬件是把１２通路的Ａ／Ｄ同步采集设计在 一块电路板上，包括滤波、Ａ／Ｄ转换、数据缓存、ＦＰＧＡ逻 辑控制以及总线接口，本文主要介绍Ａ／Ｄ采集电路和 ＦＰＧＡ内部电路的设计与实现。 ２．１ Ａ／Ｄ采集模块
ＡＤ７８６４是ＡＤ公司推出的高速、低功耗、四通道同 步采样１２位并行接口的Ａ／Ｄ转换器，它可以用于马达 控制、非中断电源控制、数据采集和通讯等。
《电子技术应用》２００８年第６期
万方数据
２．２．２中断请求发生电路
现 号 来 求
和
——
二 请 中
的ＦＩＦＯ依次读数。这里使用一个中断请求而不是三个 中断请求的原因是由于三个中断请求会由于优先级问题 发生冲突等待，使读数据混乱，不利于数据的读取存储， 还有可能因为等待时间过长而影响了采集速率。
ｗｒｆｕＵｌａ
首先是六片ＦＩＦＯ，分为三组，即每片Ａ／Ｄ对应两个 ＦＩＦＯ，本文只以第一片ＡＤ７８６４—１为例来说明ＦＩＦＯ对数 据的存储过程，在ＦＰＧＡ内部电路图中截取一组ＦＩＦＯ 来进行描述，如图２所示。
图中ｉｎｌ［１１．．０】表示第一片Ａ／Ｄ转换后的１２位数 据线，分别与两片ＦＩＦＯ的ｄａｔａ［］连接，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ为是把Ａ／Ｄ转换 的数据写入ＦＩＦＯ，Ａ／Ｄ的转换模式是转换完一路就向 ＦＩＦＯ写数据，所以将ＦＩＦＯ的写时钟ｗｒｃｌｏｃｋ与Ａ／Ｄ的／ｅｏｃ 连接，当／ｅｏｃ为低时，表明有一路转换结束，开始向ＦＩＦＯ 写入数据。每片ＡＤ７８６４一ｌ对应两片ＦＩＦＯ Ａ和Ｂ，