[实用新型]数据采集系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种数据采集系统，尤其是指一种基于FPGA的数据采集系统。

背景技术

在工业生产和科学技术研究的各行业中，常常需要对各种数据进行采集，如液位、温度、压力、频率等信息的采集。在图像处理、瞬态信号检测、软件无线电等一些领域，更是要求高速度、高精度、高实时性的数据采集技术。

数据采集系统的任务，就是将采集传感器输出的模拟信号进行处理并转换成计算机能识别的数字信号，由计算机进行相应的计算和处理来满足不同的需要，得出所需的数据。数据采集系统性能的好坏，是由它的精度和速度来决定的。在保证精度的前提下，应当用尽可能高的采样速度，这样才能满足实时采集、实时处理和实时控制对速度的要求。

在传统的数据采集系统中，A/D的控制和数据的转存均是通过CPU或者MCU来完成。在这种方式下，将A/D转换的结果读入，然后再转存到片外的存储器中这一过程至少需要4个机器周期。即使对于ARM芯核的单片机，使用33MHz的晶振，它的最高转存数据速度也只达到8Mbyte/s。在高速数据采集系统中，这种方式一方面占用太多CPU资源，另外也远远不能满足高速采集的速度要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种克服上述技术问题的数据采集系统。

为解决上述技术问题，本实用新型数据采集系统，包括FPGA芯片以及分别与所述FPGA芯片耦合连接的外部时钟模块、下载配置电路及A/D转换模块。

优选的，所述FPGA芯片采用

优选的，所述A/D转换模块采用ADuC824。

优选的，所述外部时钟模块采用时钟芯片MPC92432。

优选的，所述下载配置电路采用串行配置器件系列EPCS16。

本实用新型数据采集系统实现了一种基于FPGA的高速数据采集系统，该系统利用AD器件对信号进行模数转换，利用FPGA设计内部模块进行ADC的逻辑控制并实现数据缓存功能。

附图说明

图1为本实用新型数据采集系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型数据采集系统作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型数据采集系统，包括FPGA芯片以及分别与FPGA芯片耦合连接的外部时钟模块、下载配置电路及A/D转换模块。FPGA芯片采用A/D转换模块采用ADuC824。外部时钟模块采用时钟芯片MPC92432。下载配置电路采用串行配置器件系列EPCS16。

1、FPGA芯片

采用得到更高的性能和更好的信号完整性。无论是在单个器件中进行ASIC原型开发，还是面向批量生产，都能够从使用StratixIIFPGA中获益，包括高性能DSP模块和片内存储器，高速I/O引脚和外部存储器接口，低成本高密度逻辑移植途径。StratixIIFPGA采用TSMC的90nm低k绝缘工艺技术生产，等价逻辑单元(LE)高达180K，嵌入式存储器达到9Mbits。StratixII不但具有极高的性能和密度，还针对器件总功率进行了优化。Altera独特的冗余技术大大提高了产量，降低了器件成本。

2、A/D转换模块

采用AD公司新推出的高性能单片ADuC824,它在内部集成了高分辨率的A/D转换器,是目前片内资源最丰富的单片机之一。它将8051内核、两路24位+16位Σ-ΔA/D、12位D/A、FLASH、WDT、μP监控电路、温度传感器、SPI和I2C总线接口等丰富资源集成于一体,体积小、功耗低、非常适合用于各类智能仪表、智能传感器、变送器和便携式仪器等领域。

ADuC824高分辨率、8k字节片内Flash/EE程序存储器、640字节片内Flash/EE数据存储器、256字节片内RAM、具有32kHz外部晶振和片内PLL、3个16位定时/计数器;内含12个中断源,2个优先级、片内温度传感器;12位电压输出DAC;双激励恒流源;时间间隔计数器;2线(I2C可兼容)和SPI串行I/O;看门狗定时监视器(WDT);电源供电监视器(PSM)

3、外部时钟模块

本实用新型采用时钟芯片MPC92432，它是飞思卡尔公司生产的一个高性能的时钟合成源，内部PLL在低频参考信号的基础上产生高频输出信号。