基于MCU+FPGA組合的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計.pdf

1、高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在自動控制、電氣測量、地質物探、航空航天等工程實踐中有著極為廣泛的應用。如何對高速的信號進行實時采集、實時存儲，保證信號不丟失，以滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要，一直是高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究的一個重要方向。 傳統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，利用單片機和硬件FIFO對信號進行采集，但是這種系統(tǒng)控制單一，且不易于升級?，F(xiàn)在有許多采用DSP處理器的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，但是作為系統(tǒng)控制芯片的DSP，使用起來比較復雜，尤其是其內部的算法。FPGA

2、電路邏輯關系清晰，芯片時延小、速度快，且可用VHDL或Veilog HDL描述其內部邏輯電路，便于修改和升級。如果在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采用FPGA控制器，將極大地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 文章在對有關應用背景的分析和對當前高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究的基礎上，選擇MCU+FPGA的組合設計方案。采用Cygnal公司的C8051F120單片機控制系統(tǒng)的啟動、停止，數(shù)據(jù)采集的允許，數(shù)據(jù)傳輸?shù)?；采用Altera公司Cyclone Ⅱ系列的

3、EP2C8Q208C7芯片控制高速數(shù)據(jù)的緩存和存儲點數(shù)等。 文章首先對當前國內外高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行分析和研究，明確了各種高速系統(tǒng)所采用的結構和方式，簡要介紹了數(shù)據(jù)采集的一些基本理論，然后在此基礎上，確定了本系統(tǒng)的硬件結構和所要采用的各種集成電路芯片，在具體設計PCB時，充分考慮信號干擾、信號隔離等問題；FPGA是系統(tǒng)的核心部件，是系統(tǒng)設計的關鍵，文中詳細地闡述其內部時序電路的設計過程，并給出了電路原理圖和仿真時序圖；設計系統(tǒng)軟