基于FPGA的管道內(nèi)檢測(cè)器數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、管道運(yùn)輸作為一種安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸方式，被我國(guó)廣泛應(yīng)用于天然氣、石油等能源的運(yùn)輸。由于長(zhǎng)時(shí)間的介質(zhì)腐蝕和磨損，運(yùn)輸管道會(huì)出現(xiàn)一定程度的損傷，甚至可能發(fā)生重大的泄漏事故。而管道運(yùn)輸?shù)陌踩P(guān)系著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)及財(cái)產(chǎn)的安全，所以針對(duì)這種情況，管道內(nèi)檢測(cè)器的研究及發(fā)展就顯得尤為重要起來。
　　 本文針對(duì)漏磁管道內(nèi)檢測(cè)器，采用當(dāng)今發(fā)展迅速的FPGA，利用其高速的并行處理能力，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)的高速并行采集和存儲(chǔ)。首先，根據(jù)管道內(nèi)檢測(cè)器的外部

2、結(jié)構(gòu)，規(guī)劃出數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，包括前端數(shù)據(jù)采集單元、中端數(shù)據(jù)傳輸單元和后端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；然后，根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，介紹了系統(tǒng)中FPGA的選型、PCI接口實(shí)現(xiàn)方式、主控單片機(jī)的功能及電路、溫度記錄功能、姿態(tài)記錄功能以及FPGA的供電模塊設(shè)計(jì)和DCDC系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換模塊的選擇，系統(tǒng)地說明了系統(tǒng)中各功能的硬件實(shí)現(xiàn)方案。
　　 根據(jù)本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，利用VerilogHDL語言編寫了包括集束器端FPGA和主控FPGA的各種

3、接口模塊邏輯及緩存模塊邏輯，實(shí)現(xiàn)了16×5路SPI數(shù)據(jù)并行接收，5路LVDS串行收發(fā)器高速串行傳輸以及基于PCI9054的FPGA與PC104的PCI接口通訊，并根據(jù)接口協(xié)議之間不同的數(shù)據(jù)位寬或讀寫速度，結(jié)合乒乓操作等邏輯設(shè)計(jì)技巧，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的緩存模塊，實(shí)現(xiàn)了不同接口之間的數(shù)據(jù)無縫緩沖。
　　 針對(duì)系統(tǒng)中存在差分信號(hào)傳輸、PCI接口傳輸?shù)认鄬?duì)復(fù)雜的PCB設(shè)計(jì)，分析討論了LVDS差分信號(hào)傳輸線及PCI接口信號(hào)傳輸線的PCB設(shè)計(jì)方法