[发明专利]一种基于FPGA的多路模拟信号同步采样电路系统

说明书

一种基于FPGA的多路模拟信号同步采样电路系统，由多块32通道信号采集子卡、1块同步信号采集卡和ATM网络模块组成，同步信号采集卡通过RS422总线向多块32通道信号采集子卡发送时钟同步信号，同步信号采集卡和32通道信号采集子卡通过高速串行口RapidIO进行数据交换，整个系统可以通过ATM网络模块与外部系统进行数据传输。本发明，每块32通道信号采集子卡，可以同步采集1～32路前端传感器模拟信号，8块32通道信号采集子卡，在同步信号采集卡的控制下可以实现系统整体共256路前端传感器模拟信号同步采样。本发明使用FPGA为核心，功能模块化设计，灵活性组合，采样精度为16位，能够在声纳、机械振动分析、发动机测试等场合实现工程应用。

技术领域

本发明涉及一种多通道的模拟信号采样电路系统，特别是一种基于FPGA的多路模拟信号同步采样电路系统，能够在声纳、机械振动分析、发动机测试等场合实现工程应用。

背景技术

多路模拟同步采样电路，是一种多通道高同步的数据采集系统，具有同步性和实时性的关键在于采用FPGA的并行处理能力和高速RapidIO通信能力，但现有的多路模拟采样电路基于单片机等，不同模拟通道之间采用模拟开关进行切换巡扫，难以保证采样信号的同步性和实时性，这类系统仅适用于对数据带宽及处理能力要求不高的系统。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于FPGA多路模拟信号同步采样电路系统，利用FPGA并行处理能力，使1块32通道信号采集子卡能够实现32路模拟信号实时同步采样，利用高速RapidIO通信能力和同步时钟模块，使同步信号采集卡能够协调和管理8块32通道信号采集子卡，实现高达256路模拟信号实时同步采样。

本发明的技术解决方案为：一种基于FPGA的多路模拟信号同步采样电路系统，包括多块32通道信号采集子卡、同步信号采集卡和ATM网络模块组成；同步信号采集卡通过RS422总线向多块32通道信号采集子卡发送时钟同步信号，同步信号采集卡和32通道信号采集子卡通过高速串行口RapidIO进行数据交换，整个系统实现256路模拟信号同步采样，并通过ATM网络模块与外部系统进行数据传输。

所述的32通道信号采集子卡，包括32路信号调理模块、模数转换AD模块、FPGA模块、ATM网络模块、RS422同步时钟模块、高速串行口RapidIO模块、系统时钟、系统电源；

32路传感器信号通过32路信号调理模块实现单端信号转差分信号，模数转换AD模块实现模拟信号至数字信号的转变，RS422同步时钟模块实现与其他采集子卡同步，高速串行口RapidIO模块实现与同步信号采集卡进行数据交换，ATM网络模块实现与ATM网络通信，ATM网络模块中ATM物理芯片将并行数据转变为ATM网络信号，ATM网络模块中网络变压器起到信号隔离、阻抗匹配、增强驱动能力；FPGA模块实现采样数据的接收、封装和转发，负责控制32路模数转换电路同步，通过控制RS422同步时钟模块实现与其他32通道信号采集子卡同步，通过控制高速串行RapidIO模块实现与同步信号采集卡进行数据交换，通过控制ATM网络模块实现与ATM网络通信；系统时钟给32通道信号采集子卡提供工作参考时钟，系统电源分为模拟电源和数字电源，模拟电源为信号调理电路供电，数字电源为数字电路部分供电。

所述同步信号采集卡，包括FPGA模块、ATM网络模块、RS422同步时钟模块、8路高速串行口RapidIO模块、系统时钟、系统电源模块；