基于FPGA的以太网数据采集系统设计与实现

本篇硕士学位论文主要探讨了基于以太网的高速数据采集系统在FPGA上的实现。作者刘凯，专业为计算机应用技术，针对计算机和自动化测量技术的快速发展，研究了如何利用FPGA（现场可编程门阵列）这一高度集成的数字系统平台来构建数据采集系统。 论文首先强调了FPGA技术的重要性，它作为超大规模集成电路和CAD（计算机辅助设计）技术的产物，具有集成度高、体积小、开发灵活等优点。这些特性使得FPGA能够显著缩短单片数字系统的设计周期，提升设计的灵活性和可靠性，特别适合用于实时数据采集系统。 在硬件设计部分，论文选用Xilinx公司的Spartan系列XC3S500芯片作为FPGA的核心，使用Verilog HDL硬件描述语言在Xilinx ISE设计工具中进行编程。通过CoreConnect技术，将MicroBlaze微处理器、数据存储器、程序存储器、以太网控制器以及数模转换控制器等关键模块集成在同一块FPGA上，形成可编程的片上系统（SoC），便于后续的修改和升级，同时也降低了成本并增强了系统的可靠性。 在软件设计方面，论文采用了uClinux作为核心，这是一种嵌入式操作系统，被移植到了MicroBlaze软处理器上。作者设计并实现了针对ADC（模拟到数字转换器）设备的驱动程序，以及数据采集应用程序。此外，通过对内核的定制，论文还展示了如何利用TCP/IP协议通过以太网远程访问和控制数据采集系统，增强了系统的网络功能。 论文的关键点集中在嵌入式系统、现场可编程门阵列（FPGA）、uClinux操作系统、设备驱动以及CGI（Common Gateway Interface）等技术的融合应用上，这些都是现代数据采集系统中不可或缺的技术元素。这篇论文提供了一个结合硬件和软件设计，利用FPGA实现高速、灵活且易于扩展的网络化数据采集系统的具体实践案例，对于从事类似领域研究和技术开发的读者具有较高的参考价值。