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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FPGA在高速数据采集处理方面有单片机和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。因此我们选择使用FPGA来进行数据的处理与控制。市场上FPGA的型号与类型非常多,根据本系统的要求,我们这里选择Xilinx公司生产的Spartan-3系列XC3S400型号的芯片。Spartan-3系列是基于Virtex-II FPGA构架,采用90 nm技术,8层金属工艺,系统门数超过500万,内嵌了硬核乘法器和数字时钟管理模块。从结构上看,Spartan-3系列将逻辑、存储器、数**算、数字处理器、I/O以及系统管理资源完美地集合在一起,使之有更高层次、更广泛的应用。其主要特性为:采用90 nm工艺,密度高达74880逻辑单元;最高系统时钟为340 MHz;具有18x18的专用乘法器;核电压为1.2V,端口电压为3.3 V、2.5 V、1.2 V,支持24种I/O标准;高达520 kB的分布式RAM和18 972 kB的块RAM;有片上时钟管理模块(DCM);具有嵌入式XtremeDSP功能,每秒可执行3 300亿次乘加。
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