基于fpga和dsp的高速数据采集系统的设计 (2)

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1、万方数据基于FPGA和DsP的高速数据采集系统的设计孙德玮，李石亮(电孚工程学院安徽合肥230001)摘要：数据采集与处理系统的设计是现代信号处理系统的基础，被广泛应用于雷达、通信、图像处理、遥感遥测等领域。在对wCDMA数字基带接收机的设计中，提出了一种基于FPGA和DSP的高速数据采集方案。该方案将A／D采样的数据送往FPGA，经过FPGA预处理后送到DSP，最终通过CPCI接口送到主控台。详细介绍了设计思想、具体的硬件连接以及FPGA设计的仿真结果。关键词：WCDMA数字基带接收机；FP(；A；DsP；高速数据采集与处理系统中图分类号：TP29文献标

2、识码：B文章编号：1004—373X(2008)19—174一04，DesignofHighSpeedDataAcquisitionSystemBasedonFPGAandDSPSUNDewei，LIShiliang(ElectronicEngi矗eering℃ollege。Hefei，230001，china)Abstract：Dataacqusitionandprocessingsystemisbasicalinmodernsignalprocessingsystem，itiswidelyappliedinfieldsofradar，communica

3、tion，imageprocessingandremotetolemetry．InthedesignofWCDMAdigitalbasebandreceiver，apreceptofhighspeeddataacquisitionsystembasedonFP(；AandDSPisproposed．ThedataacquiredbyADCistransferredtoFPGA，thentransferredtoDSPafterpri—processedbyFPGAandfinallytoconsoleviatheinterfaceofCPCI．Inthep

4、aper，thedesignidea．theconnectionbetweenhardwareandthesimulationresultsareintroducedindetail．Keywords：WCDMAdigitalbasebandreceiver；FPGA；DSP；highspeeddataacquisitionsysteml引言数据采集与处理系统的设计是现代信号处理系统的基础，被广泛应用于雷达、通信、图像处理、遥感遥测等领域。随着信息科学的高速发展，人们面临的信号处理任务越来越繁重，对数据采集处理系统的要求也越来越高。特别是在移动通信领域，基

5、站和手机的物理信道处理都是实时信号处理。实时信号处理系统要求具有处理大数据量和高速数据的能力，以保证系统的实时性。这就对数据采集与处理系统提出了新的更高的要求，即高速度、高精度和高实时性。对数据采集与处理系统的设计，有以下3种方案可供选择：(1)A／D+DSP方案在传统的高速信号处理中，大多采用这种方案。将A／D、D／A芯片直接与DSP相连，由DSP来完成数字信号处理算法。目前主要的高端数字信号处理器有TI公司的DSP和AD公司的ADSP。该方案的优点在于：设计简洁，所需芯片数量少。缺点是：在数据转换通道多的情况下，由于DSP对各个转换芯片的访问时间收稿日

6、期：2008一03—12174是分时进行的，因此DSP需要花大量的时间与各个芯片进行数据交换，相应地用于计算的时间大大减少，无法满足读入(或输出)数据的并行要求。(2)ASIC方案专用集成电路(ASIC)构成的系统，其基本特征是功能固定、通常用于完成特定的算法。其缺点在于设计上受ASIC厂商设计思路限制，不具备可编程和可扩展性，并且设计周期长、成本高。(3)A／D+DSP+FPGA方案在DSP和A／D芯片间增加FPGA。FPGA是整个系统的时序控制中心和数据交换桥梁，而且能够实现对底层的信号快速预处理，在很多信号系统中，底层的信号预处理算法要处理的数据量大

7、；对处理速度要求高，但算法结构相对简单，适于用FPGA进行硬件编程实现。其优点是：可实现多通道数据采集的并行处理；FPGA的设计全部用硬件描述语言来完成，便于修改调试；FPGA的外围电路出了配置芯片外，不需要附加任何外围电路，集成度高，可靠性强。综合比较以上3种方案，在对WCDMA数字基带接收机的设计中，采用了第三种方案，其结构框图如图1所示。万方数据，、—一接收单儿(FPGA)卜广√射泽鹤单nCPCI^_^^J加¨赫l接LlhMS320C6416V1(肼A)H单蚓接嬲篇A，b，c图1wCDMA数字基带接收机框图2器件选型2．1A／D采样芯片由于射频模块输

8、出的是I，Q两路正交基带信号，因此为保证I，Q两路采样时间相同，系