本實(shí)用新型涉及一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),特別是涉及一種基于FPGA實(shí)時(shí)控制的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術(shù):
:在工業(yè)生產(chǎn)和自動(dòng)化控制中,經(jīng)常要對(duì)一些模擬量,如溫度、壓力、液位、頻率、速度等進(jìn)行測(cè)量和控制,而數(shù)據(jù)采集是監(jiān)測(cè)被控對(duì)象和控制管理系統(tǒng)的重要技術(shù)之一,它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、交通設(shè)備、科學(xué)研究及醫(yī)療器械等各個(gè)領(lǐng)域。通常的實(shí)現(xiàn)方法是利用A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),然后送給單片機(jī)或DSP處理器進(jìn)行運(yùn)算和處理。對(duì)于低速的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器,可以采用單片機(jī)或DSP(DigitalSignalProcessor)通信。在高速數(shù)據(jù)采集方面,當(dāng)對(duì)數(shù)據(jù)采集的速度、精度要求更高時(shí),比如視頻的解碼或者編碼,單片機(jī)和DSP處理器無法應(yīng)對(duì)。采用單片機(jī)作為控制器很難滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和同步性的要求;采用DSP作為控制器的成本較高,且過于頻繁的中斷會(huì)使CPU的效率降低,響應(yīng)速度變差。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)往往采用單片機(jī)或DSP作為控制器,控制模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、存儲(chǔ)器和其他外圍電路來工作。但由于單片機(jī)本身的指令周期以及處理速度的影響,其時(shí)鐘頻率較低,各種功能都要靠軟件的運(yùn)行來實(shí)現(xiàn),軟件運(yùn)行時(shí)間在整個(gè)采樣時(shí)間中占有很大的比例,效率較低。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于FPGA實(shí)時(shí)控制的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的,本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種基于FPGA實(shí)時(shí)控制的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),至少包括:依次連接的前置放大器,高速A/D轉(zhuǎn)換器,F(xiàn)PGA模塊,以及ARM處理器;FPGA模塊連接有FLASH存儲(chǔ)器和SDRAM存儲(chǔ)器;所述FPGA模塊包括FIFO存儲(chǔ)器、數(shù)控分頻器、FPGA邏輯處理器和串口電路;所述FIFO存儲(chǔ)器與所述FPGA邏輯處理器相連,所述FPGA邏輯處理器與所述的數(shù)控分頻器和串口電路相連,所述串口電路與ARM處理器相連;所述的FIFO存儲(chǔ)器、數(shù)控分頻器均分別與所述高速A/D轉(zhuǎn)換器相連。優(yōu)選地,所述FPGA模塊還連接有JTAG接口。優(yōu)選地,所述JTAG接口為下載接口。如上所述,本實(shí)用新型的基于FPGA實(shí)時(shí)控制的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),具有以下有益效果:1)體積小、質(zhì)量輕、速度快、功耗低、集成度高,以及可靠性高時(shí)鐘頻率高。2)處理速度和采集效率高,且能夠很好的解決了采集速度過高與時(shí)序同步的問題。附圖說明圖1顯示為本實(shí)用新型的基于FPGA實(shí)時(shí)控制的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖。元件標(biāo)號(hào)說明1前置放大器2高速A/D轉(zhuǎn)換器3FPGA模塊31FIFO存儲(chǔ)器32數(shù)控分頻器33FPGA邏輯處理器34串口電路4ARM處理器5FLASH存儲(chǔ)器6SDRAM存儲(chǔ)器7JTAG接口具體實(shí)施方式以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式,熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。請(qǐng)參閱圖1。須知,本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等,均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容,以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀,并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件,故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義,任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整,在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下,均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容所能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí),本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語,亦僅為便于敘述的明了,而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍,其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整,在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下,當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。如圖1所示,本實(shí)用新型提供一種基于FPGA實(shí)時(shí)控制的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),至少包括:依次連接的前置放大器1,高速A/D轉(zhuǎn)換器2,F(xiàn)PGA模塊3,以及ARM處理器4;FPGA模塊3連接有FLASH存儲(chǔ)器5和SDRAM存儲(chǔ)器6;所述FPGA模塊3包括FIFO存儲(chǔ)器31、數(shù)控分頻器32、FPGA邏輯處理器33和串口電路34;所述FIFO存儲(chǔ)器31與所述FPGA邏輯處理器33相連,所述FPGA邏輯處理器33與所述的數(shù)控分頻器32和串口電路34相連,所述串口電路34與ARM處理器4相連;所述的FIFO存儲(chǔ)器31、數(shù)控分頻器32均分別與所述高速A/D轉(zhuǎn)換器2相連。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn),所述FPGA模塊3還連接有JTAG接口7。優(yōu)選地,所述JTAG接口7為下載接口。參考圖1,本實(shí)用新型的基于FPGA實(shí)時(shí)控制的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在時(shí)序數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)上充分利用FPGA模塊3中豐富的時(shí)序資源,如PLL鎖相環(huán)、觸發(fā)器,F(xiàn)IFO緩沖器、計(jì)數(shù)器等,能夠方便的完成對(duì)系統(tǒng)輸入輸出時(shí)鐘的精確控制,以及根據(jù)系統(tǒng)需要對(duì)各處時(shí)序延時(shí)進(jìn)行修正。具體地,前置放大器1,高速A/D轉(zhuǎn)換器2主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的前置放大、調(diào)理及數(shù)模轉(zhuǎn)換;以FPGA模塊3為核心的系統(tǒng)控制電路,主要實(shí)現(xiàn)對(duì)采集電路的控制和數(shù)據(jù)的緩存,同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)后面數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂埔员WC高速傳輸數(shù)據(jù);串口電路34主要完成FPGA模塊3和ARM處理器4的數(shù)據(jù)傳輸和信息交換,即當(dāng)ARM處理器4發(fā)出控制信息時(shí),控制信息通過串口電路34被傳給FPGA模塊3,F(xiàn)PGA模塊3則根據(jù)這些控制信息完成對(duì)高速A/D轉(zhuǎn)換器2的控制以及數(shù)據(jù)的傳輸。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型的FPGA實(shí)時(shí)控制的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn):體積小、質(zhì)量輕、速度快、功耗低、集成度高、可靠性高、管腳資源豐富、時(shí)鐘頻率高、編程配置靈活、易于重構(gòu)、開發(fā)周期短,設(shè)計(jì)費(fèi)用低因,以及采用FPGA作為控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心芯片,其主要工作就是完成對(duì)模擬信號(hào)采集、緩存以及邏輯處理的控制;這樣做不僅實(shí)現(xiàn)了處理速度和采集效率的提高,而且很好的解決了采集速度過高與時(shí)序同步的問題。綜上所述,本實(shí)用新型提供基于FPGA實(shí)時(shí)控制的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),其不僅體積小、質(zhì)量輕、速度快、功耗低、集成度高,以及可靠性高時(shí)鐘頻率高,而且處理速度和采集效率高,能夠很好的解決了采集速度過高與時(shí)序同步的問題。所以,本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效,而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下,對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此,凡所屬
技術(shù)領(lǐng)域:
中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變,仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。當(dāng)前第1頁1 2 3