基于fpga与usb2.0的数据采集系统设计

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1、南京理工大学硕士学位论文基于FPGA与USB2.0的数据采集系统设计姓名：徐颖申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：赵建中20070601硕士论文基于FPGA与USB2．0的数据采集系统设计摘要本文从总体方案、硬件电路、软件程序、性能测试等几个方面详细地阐述了基于FPGA与USB2．0的数据采集系统。采集系统选用高采样率低噪声的12位AD转换芯片进行AD转换电路设计；借助频率高、内部时延小的FPGA芯片实现USB固件并以此控制USB接口芯片，通过乒乓的方式对采样数据进行缓存，提高了系统数据吞吐能力；运用USB2．O标准的接口芯片为整仑采集系统提供USB的通信能力。采

2、用集成度较高的FPGA芯片作为系统控制核心，降低了设计难度，提高了系统稳定性，同时还减小了设备体积．测试表踞，系统工作稳定可靠，达到了技术指标要求。关键词；数据采集FPGAUSB2．0固件A／D硬士论文基于FPGA与USB2。0的数据采集系统设计AbstractThepaperelaboratesdetailsandtheresearchresultsofdamacquisitionsystembasedonFPGAandtheUSB2．0fromseveralaspects，suchastheoverallplan'thehardwareelectriccircuit’th

3、esoftwareprocedureandtheperformanc圮tesLADtransformationchipwhichis12-bit’highsamplingrateandlownoise,guaranteesboththenoiseratioandthemeasuringaccuracyofthedataacquisitionsystenlfnroughtheFPGAchip,thedatahandlingcapacityofsystemissharpenedbytheuseofdatabufferandpingpongtechnology,Theu：Iilit

4、yoftheUSB2．0hasrealizedthedamserialhighspeedtransmissionandsatisfied由erequestofhighdatavolume．Theu∞ofFPGAwithhigherintegrationrate，comparingwiththellseofseparatedevice，reducesthedesigndifficulty,Lq]hancc$thesystemstabilityandmeanwhilereducesthevolumeofequipment．KeyWords：dataacquisitionFPGAU

5、SB2．0FirmwareA／Dn声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名：年月日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：年月日磺士论文基

6、于FPGA与US眈．0的数据采集系统设计1绪论1．1课题研究背景和意义在现代航空、航天、电力、雷达、通信等领域中，往往需要测量很多，甚至多达几百的参数。虽然这一任务可以用常规的模拟仪表来完成，但由于检测点很多，所需要的测量仪表数量会很大，这将导致系统的可靠性下降，而且耗费很多的资源，维护也不方便。现在可用一台计算机同时对几十个点进行检测，完成巡回检溯，如图1．1．1所示。——叫竺竺竺卜+生—卧多路产模过拟程开关—再i卜计算机图1．1．1微机化数据采集系统在图1．1．1中，生产过程中的被测参数，如温度、压力、流量等，经传感器把非电量参数编成电量，且转化成统～的标准信号。由于信号

7、比较多，计算机不可能同时把这些信号接收，因此需要由多路模拟开关进行通道转换，分时地把信号送到采样保持放大器、A／D转换器，把模拟量转化为数字量，然后送到计算机。由计算机对采样数据进行预处理及二次处理，最后从计算机输出。以便进行显示、报警、打印或控制￡m。对数据采集与处理系统的要求较多，主要包括精度要求、速度要求和实时性要求。精度要求和速度要求是数据采集与处理过程中的核心问题，在选择何种采样方式和处理方式时，都不能忘记这两个基本要求。随着科学技术的飞速发展，对数据处理的实时性要求也越来越高，计算机技术的蓬