基于FPGA的多路脈沖信號(hào)同步測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、多路隨機(jī)脈沖信號(hào)同步測(cè)量技術(shù)對(duì)于工業(yè)和航天領(lǐng)域具有很重要的意義,長(zhǎng)期以來(lái),多路隨機(jī)脈沖信號(hào)的同步測(cè)量一直存在測(cè)量路數(shù)少、同步困難、適用性差的問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題,本文提出了一種基于FPGA的多路脈沖信號(hào)同步測(cè)量設(shè)計(jì)方案,其中包括多路脈沖信號(hào)源的設(shè)計(jì),波形記錄模塊的設(shè)計(jì)以及上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)。波形記錄模塊具有輸入輸出I/O端口多、可編程設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方式靈活、穩(wěn)定性強(qiáng)的特性,更為重要的是FPGA模塊化的設(shè)計(jì)方式能夠真正實(shí)現(xiàn)多路脈沖信號(hào)的同步測(cè)量,

2、不會(huì)出現(xiàn)延遲測(cè)量問(wèn)題。
　　波形記錄模塊可以同時(shí)測(cè)量32路隨機(jī)脈沖信號(hào)的邊沿達(dá)到時(shí)刻與脈沖寬度,并且可以很容易的實(shí)現(xiàn)更多路的并行擴(kuò)展。以任意一路信號(hào)的第一個(gè)信號(hào)跳變沿作為開(kāi)始計(jì)時(shí)的零點(diǎn),然后啟動(dòng)32路信號(hào)同步測(cè)量機(jī)制,記錄后續(xù)各路脈沖信號(hào)跳變沿的達(dá)到時(shí)刻、對(duì)應(yīng)的通道號(hào)以及電平的高低狀態(tài)。
　　波形記錄模塊包括信號(hào)調(diào)理電路和FPGA信號(hào)采集與處理模塊。信號(hào)調(diào)理電路主要用于信號(hào)的整形和光耦隔離,用于較小畸變信號(hào)的整形和較大幅值信

3、號(hào)的光耦隔離。FPGA信號(hào)采集與處理模塊具有抗干擾濾波、邊沿檢測(cè)、波形記錄、FIFO存儲(chǔ)以及異步串行傳輸?shù)裙δ??？垢蓴_濾波采用有限狀態(tài)機(jī)的軟件設(shè)計(jì)方式,可以有效的濾除測(cè)量環(huán)境中的各種干擾,如串入系統(tǒng)的高頻干擾以及設(shè)備內(nèi)部繼電器和開(kāi)關(guān)切換時(shí)造成的抖動(dòng)干擾。邊沿檢測(cè)模塊能夠識(shí)別信號(hào)的邊沿變化,波形記錄機(jī)制用于記錄波形信息和編幀。記錄和編幀后的數(shù)據(jù)先存儲(chǔ)在FIFO里面,FIFO用于暫存不能及時(shí)讀取的數(shù)據(jù),避免數(shù)據(jù)的丟失。串行控制模塊采用輪詢的

4、方式查詢FIFO里面的數(shù)據(jù),然后通過(guò)串行總線傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。
　　設(shè)計(jì)了完整的上位機(jī)操作軟件,用于配合波形記錄模塊同時(shí)工作。上位機(jī)采用了LabVIEW圖形化編程語(yǔ)言設(shè)計(jì),具有濾波時(shí)間在線可配置、解幀、顯示、存儲(chǔ)等功能。
　　為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的正確性,采用飛思卡爾單片機(jī)MC9S12XDP512作為多路脈沖信號(hào)源,模擬無(wú)干擾和有干擾情況下的多路脈沖信號(hào)的同步發(fā)送。
　　經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,波形記錄模塊可以實(shí)現(xiàn)32路隨機(jī)脈沖信號(hào)的同