数据采集系统FPGA的设计与实现

admin · 发表于 2022-5-24 17:10:49

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摘要数字信号处理技术普遍地应用于科学与工程研究的各个领域，“数据采集”是进行数字信号处理的重要前提，所以数据采集系统已成为数字信号处理系统中不可或缺而且极其重要的一个环节。伴随着数字信号处理技术快速的发展，以及计算机等相关学科和领域的跨越式的发展，数字信号应用的领域不断的拓展，数字信号在现代生产工艺领域的应用，使元器件的精密加工发生了质的变化，同时也对数据采集系统提出了较高的性能指标要求，尤其是对模拟数据转换的精度和数据的实时处理能力要求越来越高。因此，高精度﹑大容量的模数转换﹑实时的数据处理，已经成为模数转换器的发展趋势。本课题研究设计如何用高精度ADC和高性价比的FPGA来实现数据采集系统。利用FPGA中丰富的时序资源与存储资源，在系统中实现对数字信号进行存储与转发，利用RS-422通信协议的接口电路完成采集系统和上位机的通信。在硬件设计部分，对于高速数据采集系统硬件设计中的关键因素：采集前端电路﹑各芯片配置电路﹑PCB布局布线﹑电源等部分的设计与实现过程进行了详细的研究和设计。在软件设计部分，详细研究了FPGA内部的相关程序的设计方法，主要包括：ADC控制单元设计﹑双端口RAM的设计﹑数字时钟管理（DCM）模块的设计﹑RS-422通信接口的设计等。最后总结了该采集系统的测试方法，并在实际项目中通过测试，经过实验测试表明，本文设计方案具备协调﹑简洁﹑稳定等优点，并对未来的工作和研究方向进行了规划。

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