FPGA实现的128路阵列信号同步采集与高速传输系统

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"基于FPGA的阵列信号数据采集系统设计着重解决多通道同步采样、高速大数据量传输以及系统复杂度的问题。采用同步采样A/D转换器和FPGA控制单元实现128路阵列信号的同步采集,利用88E1111网络PHY芯片实现千兆位UDP通信,确保数据的高速传输。系统测试表明,它具备良好的幅度一致性、相位一致性和高稳定性。" 阵列信号数据采集是信号处理技术中的关键部分,尤其在雷达、声纳和无线通信等领域中扮演着重要角色。传统的采集系统往往存在通道路数有限、数据传输速率低以及系统结构复杂等问题。针对这些问题,本文提出了一种基于FPGA的解决方案。 系统总体设计以满足多通道同步采集、高精度和低复杂度为目标。设计思路包括:(1) 实现多通道同步采样,支持128路阵列信号;(2) 提升数据传输速率,通过千兆位UDP通信实现大数据量的高速传输;(3) 简化系统结构,减少A/D转换器和处理器的数量,以降低系统复杂度。 系统的核心是A/D转换模块,它采用同步采样技术,确保所有通道在同一时刻采样,从而实现幅相一致性。FPGA控制单元负责协调A/D转换器的工作,同时管理数据缓存和UDP传输协议。网络传输模块通过88E1111 PHY芯片与上位机进行千兆以太网连接,实现实时数据上传。 硬件设计方面,滤波模块使用OPA4140构建有源滤波器,对输入信号进行预处理,优化信号质量,为A/D转换提供合适的输入。滤波器同时完成信号的单端化和匹配阻抗,确保信号的有效传输。 此系统的优势在于其高效的数据采集和传输能力,能够在保证精度的同时,处理大量数据,适应大规模阵列信号的实时处理需求。此外,通过FPGA的可编程特性,该系统具有很高的灵活性和扩展性,可以根据不同应用需求进行定制。 基于FPGA的阵列信号数据采集系统解决了传统系统存在的问题,提高了数据采集的效率和质量,为信号处理领域提供了更为先进和实用的技术手段。通过这样的设计,可以有效地应对未来更多通道、更高传输速度的挑战,为各种应用场合提供可靠的数据支持。
2020-05-23 上传
基于FPGA的数据采集系统。 主要实现功能流程为:首先通过串口向FPGA发送控制信号,控制DAC芯片tlv5618进行DA装换,转换的数据存在ROM中,转换开始时读取ROM中数据进行读取转换。其次用按键控制adc128s052进行模数转换100次,模数转换数据存储到FIFO中,再从FIFO中读取数据通过串口输出显示在pc上。 该系统主要包括9个模块:串口接收模块、按键消抖模块、按键控制模块、ROM模块、DAC驱动模块、ADC驱动模块、同步FIFO模块、FIFO控制模块、串口发送模块。各个模块的作用如下: (1)串口接收模块(UART_Byte_Rx.v):完成串口数据接收,将串行数据转换成并行数据输出。 (2)按键消抖模块(key_filter.v):进行按键消抖,可输出一个脉冲按键按下标志和按键按下时间标志。 (3)按键控制模块(key_ctrl.v):当在DA一直输出模拟信号时,按下按键控制ADC转换100次。 (4)ROM模块(single_port_rom.v):存储DA转换的数据,可存放正弦波形数据。 (5)DAC驱动模块(dac_driver.v):数模转换驱动模块,与外部DAC芯片相连,提供DAC芯片时钟和数据信号等。 (6)ADC驱动模块(adc_driver.v):模数转换驱动模块,与外部ADC芯片相连,提供ADC芯片时钟和控制信号等。 (7)同步FIFO模块(sync_fifo.v):存放ADC转换后的数据。 (8)FIFO控制模块(fifo_ctrl.v):当FIFO中有数据时,将FIFO中的数据转换成可以UART串口发送的数据。 (9)串口发送模块(Uart_Byte_Tx.v):经过FIFO控制模块转换的数据通过串口发送模块发送到串口,显示在pc端。 (10)DAC控制模块(dac_ctrl.v):当接收串口指定的指令时,开始将ROM的正弦数据进行DAC转换。