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

1、計算機科學(xué)技術(shù)的進步推動著數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣仍絹碓娇?。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)越來越多的運用到了日常的工業(yè)控制的領(lǐng)域。本文針對PCIE總線技術(shù)優(yōu)勢，將PCIE總線技術(shù)與數(shù)據(jù)采集結(jié)合起來，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)控制計算機的成

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

3、了以DMA的方式進行數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)PCIE總線技術(shù)接口功能，以滿足計算機設(shè)備與FPGA之間的數(shù)據(jù)傳輸速度。
　　本文為實現(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＃語言設(shè)計了Winform的上位機的顯示控制軟件，將所采集到的數(shù)據(jù)以畫圖的方式進行顯示。
　　本文對所設(shè)計的基于FPGA的PCIE多路數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)整體進行

4、仿真測試。搭建仿真測試平臺，對PCIE數(shù)據(jù)傳輸模塊、PCIE數(shù)據(jù)傳輸模塊、AD模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進行仿真測試，并將該PCIE多路高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行實際測試。
　　根據(jù)測試結(jié)果可知，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集讀寫平均速度為171MB/S，已達到目標(biāo)。系統(tǒng)效率高、穩(wěn)定不掉線。經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)可以通過PCIE總線技術(shù)高速穩(wěn)定的傳至上位機，上位機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)控制上對于高速穩(wěn)定