專利名稱:基于fpga的通用力學性能高速數(shù)據(jù)采集卡的制作方法
技術(shù)領域:
本實用新型屬于數(shù)據(jù)采集技術(shù)領域,尤其是指一種用于沖擊試驗機的數(shù)據(jù)采集卡。
背景技術(shù):
目前,數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于空間通信、航空航天、軍事科技、汽車電子、醫(yī)療設備、機械制造業(yè)等領域。隨著機械制造業(yè)的迅猛發(fā)展,對于工業(yè)試驗機的數(shù)據(jù)采集的速度和分辨率的要求也越來越高。對于沖擊試驗機,由于沖擊試驗瞬間,需捕捉大量數(shù)據(jù),不僅要求AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)速率非???,還必須采用數(shù)據(jù)硬件緩存方式,才能保證數(shù)據(jù)不丟失地傳輸?shù)缴衔粰C。為此,特選擇FIFO存儲器,充當AD轉(zhuǎn)換器的后續(xù)緩沖器。一般常規(guī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集過程中,AD轉(zhuǎn)換往往通過單片機控制來完成。但即使單片機的速度再快,數(shù) 據(jù)讀取與存取也需要若干指令周期,也不及通過硬件邏輯,將AD采集數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)酱鎯θ萜鳙@取的瞬間有效數(shù)據(jù)量大。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種基于FPGA的通用力學性能高速數(shù)據(jù)采集卡,以解決常規(guī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集過程中,瞬間大量數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)的數(shù)據(jù)丟失的問題。本實用新型的技術(shù)方案是應變傳感器依次連接傳感器接口電路、前置放大處理電路、高速AD轉(zhuǎn)換器、FIFO緩存器和FPGA中央控制電路;光電編碼器依次連接光碼接口電路和FPGA中央控制電路;采集卡IO接口依次連接光藕隔離和FPGA中央控制電路;FPGA中央控制電路連接PCI總線傳輸系統(tǒng)。本實用新型的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)新穎,完全滿足沖擊試驗機的高速數(shù)據(jù)采集要求。它實現(xiàn)了高速AD轉(zhuǎn)換、FIFO數(shù)據(jù)緩存、光碼數(shù)據(jù)采集和IO接口的控制與計算機總線接口之間的無縫銜接。它將沖擊過程的完整數(shù)據(jù),采集到計算機進行分析、計算、處理,成本低、穩(wěn)定性高??朔艘酝杉ú杉炔?,采集數(shù)據(jù)丟失,不能完整采集數(shù)據(jù)的缺點。
圖I是本實用新型原理框圖。
具體實施方式
應變傳感器I依次連接傳感器接口電路2、前置放大處理電路3、高速AD轉(zhuǎn)換器4、FIFO緩存器5和FPGA中央控制電路10 ;光電編碼器6依次連接光碼接口電路7和FPGA中央控制電路10 ;采集卡IO接口 8依次連接光藕隔離9和FPGA中央控制電路10 ;FPGA中央控制電路10連接PCI總線傳輸系統(tǒng)11。采集方法應變傳感器I模擬信號經(jīng)過傳感器接口電路2到達前置放大處理電路3進行放大處理,傳輸?shù)礁咚貯D轉(zhuǎn)換器4,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,緩存到FIFO緩存器5,等待FPGA中央控制電路10讀??;光電編碼器6光碼信號從經(jīng)過光碼接口電路7,進入FPGA中央控制電路10 ;外部設備控制信號從IO接口 8輸入,經(jīng)光藕隔離9隔離,進入FPGA中央控制電路10 ;FPGA中央控制電路10作為核心控制單元,對ISA總線進行譯碼,執(zhí)行PCI總線傳輸系 統(tǒng)14傳來的讀寫操作,采集光碼數(shù)據(jù)和FIFO緩存器5的AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),并經(jīng)過PCI總線傳輸系統(tǒng)14將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C,同時對IO接口 8信號進行操作,實現(xiàn)對AD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、FIFO數(shù)據(jù)緩存、光碼數(shù)據(jù)采集和IO接口的控制,從而完成對數(shù)據(jù)的采集和傳輸。
權(quán)利要求1.一種基于FPGA的通用力學性能高速數(shù)據(jù)采集卡,其特征在于應變傳感器依次連接傳感器接口電路、前置放大處理電路、高速AD轉(zhuǎn)換器、FIFO緩存器和FPGA中央控制電路;光電編碼器依次連接光碼接口電路和FPGA中央控制電路;采集卡IO接口依次連接光藕隔離和FPGA中央控制電路;FPGA中央控制電路連接PCI總線傳輸系統(tǒng)?!?br>
專利摘要本實用新型涉及基于FPGA的通用力學性能高速數(shù)據(jù)采集卡,屬于數(shù)據(jù)采集技術(shù)領域。應變傳感器依次連接傳感器接口電路、前置放大處理電路、高速AD轉(zhuǎn)換器、FIFO緩存器和FPGA中央控制電路;光電編碼器依次連接光碼接口電路和FPGA中央控制電路;采集卡IO接口依次連接光藕隔離和FPGA中央控制電路;FPGA中央控制電路連接PCI總線傳輸系統(tǒng)。本實用新型的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)新穎,完全滿足沖擊試驗機的高速數(shù)據(jù)采集要求。實現(xiàn)了高速AD轉(zhuǎn)換、FIFO數(shù)據(jù)緩存、光碼數(shù)據(jù)采集和IO接口的控制與計算機總線接口之間的無縫銜接。將沖擊過程的完整數(shù)據(jù),采集到計算機進行分析、計算、處理,成本低、穩(wěn)定性高。
文檔編號G06F17/40GK202711252SQ20122029195
公開日2013年1月30日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者田立國, 張泳, 韓巍, 蔣東霖, 許太, 武崴 申請人:長春機械科學研究院有限公司