常用的数据采集方案往往采用单片机或DSP(数字信号处理器)作为控制器,控制ADC(模数转换器)、存储器和其他外围电路的工作。但由于单片机本身的指令周期以及处理速度的影响,难以达到多通道高速数据采集系统的要求,DSP虽然可以实现较高速的数据采集,但其速度提高的同时,也提高了系统的成本;并且单片机和DSP的各种功能要靠软件的运行来实现,执行的速度和效率较低,软件运行时间在整个采样时间中占很大的比例。而FPGA(现场可编程门阵列)在高速数据采集方面有单片机和DSP无法比拟的优势,FPGA具有时钟频率高,内部延时小,全部控制逻辑由硬件完成,速度快,效率高,组成形式灵活等特点。因此,本文以FPGA作为核心处理器件,进行了数据采集的过程。
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本系统主要研究对模拟信号的数据采集,根据系统的要求与功能的实现,FPGA数据采集系统的总体方案设计结构框图如图2所示。
在模拟信号采集的过程中,模拟信号输入给A/D转换器,然后经模数转换之后将8bit的数字信号直接输出给FPGA进行处理。在FPGA中设计了数据缓冲器FIFO和数据存储器RAM以及和各级电路对应的的时钟信号,以保证能够实时的将ADC转换过来的数据进行处理。其中,液晶屏可用于显示被采集的波形,串口通信用于FPGA的在线调试与配置程序的加载,键盘用于控制操作。
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