基于fpga的高速数据采集系统设计与仿真

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1、杨新华：基于FPGA的高速采集系统设计本科毕业论文题目基于FPGA的高速数据采集系统设计与仿真学院工学院专业农业电气化与自动化毕业届别2013姓名杨新华指导教师杨婉霞职称讲师甘肃农业大学教务处制二〇一三年五月29杨新华：基于FPGA的高速采集系统设计目录摘要2关键词2前言31系统总体方案设计31.1需求分析31.2系统实现方案41.3系统各模块芯片选型51.3.1模数转换芯片选型51.3.2FPGA芯片选型71.4系统的采集速度与FIFO的存储容量71.4.1系统的采集速度71.4.2FIFO存储容量7

2、2硬件电路设计82.1硬件电路设计工具介绍82.2硬件详细设计82.2.1硬件整体方案设计82.2.2详细电路设计93程序的设计与实现133.1FPGA设计与仿真工具133.1.1FPGA结构133.1.2FPGA设计流程143.1.3QuartusII介绍153.1.4硬件描述语言VHDL简介163.2时钟管理模块的设计与实现163.3数据采集控制模块的设计与实现173.3.1状态机介绍183.3.2AD9288时序控制的设计与仿真183.3.3AD7278时序控制的设计与仿真203.4数据缓存模块的

3、设计与实现233.4.1FIFO介绍233.4.2FIFO的实现与仿真243.5总体电路图253.5.1并行AD控制电路253.5.2串行AD控制电路26结论27参考文献28致谢2929杨新华：基于FPGA的高速采集系统设计基于FPGA的高速数据采集系统设计与仿真（xxxxxx电气化及其自动化，甘肃兰州，730070）摘要：本文介绍了以FPGA为核心逻辑控制模块的高速数据采集系统。通过高性能的FPGA芯片与高速ADC相结合来实现高速采集数据的目的。文中详细的介绍了并行接口和串行接口的AD芯片、FPGA芯

4、片的选型，硬件电路设计及其硬件电路设计工具、FPGA程序设计所使用的工具和语言。接着介绍了FPGA内部各模块设计，其中分别介绍了FPGA芯片、时钟管理模块的设计与仿真、采集控制模块与缓冲模块的设计过程并给出了仿真波形。关键词：FPGA数据采集VHDL语言DesignandSimulationofhigh-speeddataacquisitionsystembasedonFPGAXxxxxx(MajorinAgriculturalElectrificationandxxxxxUniversity，Gans

5、uLanzhou，730070）Abstract:ThispaperintroducesahighspeeddataacquisitionsystemisthecorelogiccontrolmodulebasedonFPGA.ThroughtheFPGAchipwithhighperformanceandspeedADCtorealizethecombinationofhighspeeddataacquisitionobjective.Thispaperdescribesindetailthesele

6、ctionofADchip,parallelinterfaceandserialinterfaceoftheFPGAchip,toolandtoolforthedesignofFPGAprogramlanguage,usedinthedesignofhardwarecircuitdesignandhardwarecircuit.AndthenintroducesthedesignofeachmoduleinFPGA,whichwereintroducedbyFPGAchip,theclockmanage

7、mentmoduledesignandsimulation,acquisitioncontrolmoduleandbuffermoduledesignprocessandgivesthesimulationwaveforms.Keywords:FPGAdataacquisitioninVHDLlanguage前言29杨新华：基于FPGA的高速采集系统设计在工业生产和科学技术研究的各行业中，常常需要对各种数据进行采集，如液位、温度、压力、频率等信息的采集。在图像处理、瞬态信号检测、软件无线电等一些领域，更

8、是要求高速度、高精度、高实时性的数据采集技术[1]。数据采集系统的任务，就是将采集传感器输出的模拟信号进行处理并转换成计算机能识别的数字信号，由计算机进行相应的计算和处理来满足不同的需要，得出所需的数据。数据采集系统性能的好坏，是由它的精度和速度来决定的。在保证精度的前提下，应当用尽可能高的采样速度，这样才能满足实时采集、实时处理和实时控制对速度的要求[2]。在传统的数据采集系统中，A/D的控制和数据的转存均是通过CPU或者MCU来完成。在