基于FPGA的實時數據采集與處理系統(tǒng).pdf

1、該論文是針對科研課題“浮游植物粒徑分布于濃度測量系統(tǒng)”的數據采集與實時處理部分,設計了基于FPGA技術的實時數據采集與處理系統(tǒng)實現方案,實現項目中熒光信號脈沖寬度的測量和多普勒信號頻譜的提取,通常的數據處理系統(tǒng)以DSP作為處理芯片,該系統(tǒng)采用了FPGA作為核心芯片,利用內部數據處理功能模塊對經過AD轉換后的信號分別進行處理,并把處理后的信息傳輸到PCI總線上,從而對信息進行數據分析。
　　 該論文主要闡述了基于FPGA的實時數據

2、采集與處理系統(tǒng)的設計方案以及對各相關FPGA設計模塊進行了仿真驗證,設計方案主要涉及到AD、FPGA、FPGA配置芯片、配置方式和PCI接口方案的選取,利用FPGA的開發(fā)工具ISE設計出不同的功能模塊,并對各個功能模塊經過綜合驗證,對綜合后的結果通過Modelsim或者上SE自帶的工具進行了仿真驗證。
　　 該設計系統(tǒng)采用了Xilinx公司Spartan 3E系列中XC3S1200E的FPGA作為核心芯片,該款的FPGA有著比較

3、豐富的存儲單元。利用開發(fā)工具ISE依據設計要求搭建出FIFO、單口RAM存儲模塊、FFT運算模塊和時鐘控制DCM模塊,并對上述的模塊進行設置,根據系統(tǒng)結構的框架將不同的模塊進行有序搭建起來;采用Verilog HDL硬件描述語言編制產生模數轉換器(A/D)控制邏輯及其它控制功能模塊,有序的把各個模塊連接起來。通過搭建FFT和求模運算模塊來完成常見的高級語言所能夠實現的傅里葉變換,熒光脈沖寬度的計算也通過Verilog HDL硬件描述語言

4、來實現。PCI接口方案利用了Lattice公司提供的33MHz Target PCI core,上述模塊運算后的結果通過PCI core模塊傳輸到PCI總線上。
　　 通過加載輸入由ISE開發(fā)軟件所自備的仿真信號發(fā)生器產生正弦輸入信號作為輸入,利用ISE和Modelsim自帶的仿真工具分析了FFT處理輸出的數據結果及輸出時序狀況,通過仿真結果分析出有用的信號,驗證了該設計方案的正確性,可以通過該方案實現熒光信號脈沖寬度的測量和多