[发明专利]一种基于ARM和FPGA的高精度数据采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种基于ARM和FPGA的高精度数据采集系统。

背景技术

随着图像处理、工业控制、无线通信等领域的飞速发展，对数据采集系统的速度、精度等性能要求也越来越高。这些要求都对数据采集系统的设计和实现提出了新的挑战。目前数据采集系统的设训一方案通常分为以下几类：1)以微处理器单一控制芯片和A/D转换器形式为主，该设计方案简单，在对性能要求不高的应用场合为了降低成本甚至可以采用集成A/D转换器的微处理器。2)采用通用计算机配置数据采集卡的方式，通常需要开发计算机端应用程序，可以完成复杂的计算，但不同的采集卡相应的驱动程序不同，如果需求改变需要更换采集卡时，相应的应用程序也需要重新开发。因此，该设计方案通用性差，实时性不高。3)以ARM和FPGA或DSP和FPGA组合方式作为采集系统的核心，ARM处理器适合控制领域，DSP处理器适合信号处理领域，FPGA器件由于其自身特点，适合高速并行采集与处理领域，具有ARM或者DSP等处理器无法比拟的优势。这类组合方式结合各自特点，处理能力强，应用范围广。

发明内容

本发明提供一种基于ARM和FPGA的高精度数据采集系统，具有成本低、精度高、动态范围人等特点，是高精度采集处理的一种高效可行的解决方案。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于ARM和FPGA的高精度数据采集系统，包括信号调理电路、A/D转换器、双口RAM、FPGA芯片、LCD显示屏、网络模块、ARM处理器、SDRAM和FLASH；所述信号调理电路和A/D转换器相连，所述A/D转换器和双口RAM相连，所述LCD显示屏、网络模块、SDRAM和FLASH分别和ARM处理器相连，FPGA芯片分别与A/D转换器和ARM处理器相连。

优选地，所述A/D转换器的型号为ADS1278。

优选地，所述FPGA芯片采用Cyclone系列EP1C6。

优选地，所述双口RAM的型号为IDT7205。

优选地，所述ARM处理器的型号为PXA270。

本发明充分利用ARM处理器和FPGA芯片各自的优势，设计一种ARM和FPGA组合的高精度数据采集系统，采用双口RAM设计了ARM处理器和FPGA芯片之间的数据传输方式，解决了使用传统FIFO芯片成本高、容量小的问题，提高了ARM处理器和FPGA芯片传输吞叶量。编写了Linux下设备的驱动程序，采用中断方式及用户空间对内核空间的直接访问方式进行数据传输，大大提高了系统传输的效率。设计的基于双口RAM的ARM处理器和FPGA芯片采集系统具有成本低、精度高、动态范围人等特点，是高精度采集处理的一种高效可行的解决方案。

附图说明

图1为系统结构框图；

图2为SPI格式下时序；

图3为ARM与FPGA的接口；

图4为各通道参数。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的描述。

一种基于ARM和FPGA的高精度数据采集系统，信号调理电路、A/D转换器、双口RAM、FPGA芯片、LCD显示屏、网络模块、ARM处理器、SDRAM和FLASH；所述信号调理电路和A/D转换器相连，所述A/D转换器和双口RAM相连，所述LCD显示屏、网络模块、SDRAM和FLASH分别和ARM处理器相连，FPGA芯片分别与A/D转换器和ARM处理器相连。

所述A/D转换器的型号为ADS1278。

所述FPGA芯片采用Cyclone系列EP1C6。

所述双口RAM的型号为IDT7205。

所述ARM处理器的型号为PXA270。

本发明设计了ARM处理器和FPGA芯片作为数据采集系统的核心，ARM处理器使用Marvcll公司的PXA270，FPGA芯片使用Alter公司的Cyclone系列EP1C6，前端采集芯片使用Ti公司的高精度、大动态24位A/D转换器ADS1278进行模数转换。ARM处理器和FPGA芯片之间的数据交换采用双口RAM芯片来实现FIFO功能系统中ARM处理器作为系统控制核心，负责控制整个系统工作时序、并将数据通过网络上传到服务器中进行存储。FPGA芯片负责A/D转换器的模式配置，数据传输该组合方式结合ARM处理器在控制方面和FPGA芯片在采集方而的优势，具有通用性强、配置灵活的特点。