基于FPGA的PCIE多路高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)著數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣仍絹?lái)越快。特別是在工業(yè)控制領(lǐng)域，高速度、高精度、高穩(wěn)定性、低成本的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，已經(jīng)成為工業(yè)控制發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素。
　　PCI Express(PCIE)總線技術(shù)作為第三代IO總線技術(shù)，已經(jīng)越來(lái)越多的運(yùn)用到了日常的工業(yè)控制的領(lǐng)域。本文針對(duì)PCIE總線技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將PCIE總線技術(shù)與數(shù)據(jù)采集結(jié)合起來(lái)，為高速的工業(yè)控制領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集提供了一種技術(shù)方案。另一方面，為降低工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的成

2、本，提出基于多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片以實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集的方法，可以使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)控多臺(tái)設(shè)備。
　　本文分析了PCIE總線技術(shù)的具體協(xié)議，經(jīng)過(guò)方案比較，提出了在Altera PCIE IP核的基礎(chǔ)上，進(jìn)行多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案。利用FPGA實(shí)現(xiàn)PCIE總線技術(shù)接口，通過(guò)VHDL硬件描述語(yǔ)言在PCIE IP核基礎(chǔ)上進(jìn)行處理整合實(shí)現(xiàn)PCIE協(xié)議，對(duì)所劃分的PCIE IP配置空間、PCIE數(shù)據(jù)傳輸、PCIE數(shù)據(jù)接收等模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)

3、了以DMA的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)PCIE總線技術(shù)接口功能，以滿足計(jì)算機(jī)設(shè)備與FPGA之間的數(shù)據(jù)傳輸速度。
　　本文為實(shí)現(xiàn)多通道的數(shù)據(jù)采集，提出基于FPGA的AD公司的AD7616的多通道、高精度、低功耗的模數(shù)轉(zhuǎn)換的方案，以達(dá)到降低了工業(yè)控制設(shè)備的生產(chǎn)成本的目的。另外，基于C＃語(yǔ)言設(shè)計(jì)了Winform的上位機(jī)的顯示控制軟件，將所采集到的數(shù)據(jù)以畫(huà)圖的方式進(jìn)行顯示。
　　本文對(duì)所設(shè)計(jì)的基于FPGA的PCIE多路數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)整體進(jìn)行

4、仿真測(cè)試。搭建仿真測(cè)試平臺(tái)，對(duì)PCIE數(shù)據(jù)傳輸模塊、PCIE數(shù)據(jù)傳輸模塊、AD模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行仿真測(cè)試，并將該P(yáng)CIE多路高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。
　　根據(jù)測(cè)試結(jié)果可知，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集讀寫(xiě)平均速度為171MB/S，已達(dá)到目標(biāo)。系統(tǒng)效率高、穩(wěn)定不掉線。經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)可以通過(guò)PCIE總線技術(shù)高速穩(wěn)定的傳至上位機(jī)，上位機(jī)可以正常顯示所采集的數(shù)據(jù)。研究成果推廣了PCIE總線技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，滿足了工業(yè)控制上對(duì)于高速穩(wěn)定