基于ARM+FPGA的高精度数据采集系统设计与实现

"基于ARM_FPGA的高精度数据采集系统设计.pdf" 本文主要探讨了一种基于ARM和FPGA架构的高精度数据采集系统设计方案。在该系统中，24位高精度、大动态范围的A/D转换器用于信号采集，以实现对微小变化的精确捕捉。ARM处理器和FPGA通过双口RAM进行数据交互，FPGA负责配置A/D转换器的工作模式，并将转换后的数据暂存到双口RAM中。当双口RAM存储满数据时，它会触发中断，通知ARM处理器进行读取。 在ARM与FPGA的接口设计中，双口RAM被用作一种高效的数据传输机制，替代了传统的FIFO（First In First Out，先进先出）结构，这有助于降低成本并提高系统效率。嵌入式Linux操作系统在中断处理和总线驱动程序方面进行了优化，确保了数据的及时、稳定传输。 具体来说，FPGA在初始化阶段设置A/D转换器的运行参数，如采样率、分辨率等。在数据采集过程中，A/D转换器将模拟信号转化为数字信号，这些数字信号被实时写入双口RAM。双口RAM的独特之处在于它具有两个独立的读写端口，可以同时进行数据的读取和写入，提高了数据处理的速度。 当双口RAM达到预设的存储阈值时，它会发送一个中断信号给ARM处理器。ARM接收到中断后，启动数据读取过程，将缓存的数字信号处理或传输到其他系统组件。这种设计有效地分隔了数据采集和处理过程，使得ARM可以专注于更高级别的任务，而FPGA则专注于实时的硬件控制。 嵌入式Linux系统中的中断处理程序确保了中断的及时响应，总线驱动程序则管理了ARM与FPGA之间的通信协议，确保数据的正确传输。这种设计方式增强了系统的灵活性和可扩展性。 经过测试，该系统在应用零片校正后，采样准确度接近A/D转换器的理想性能，适用于需要高精度测量的领域，例如电力系统的频率测量、加速度测量等。由于其高精度和低延迟的特性，该系统在各种工程应用中具有广泛的应用前景。 关键词：ARM；FPGA；A/D转换器；双口RAM；数据采集 中图分类号：TN911.72 文献标识码：A 国家标准学科分类代码：510.4099 基于ARM和FPGA的高精度数据采集系统通过优化硬件接口和软件驱动，实现了高效、低成本的数据采集。这种设计方法对于需要实时处理大量高精度数据的系统来说，具有重要的理论和实际价值。