基于FPGA的多通道模数混合采集装置的设计及实现

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1、中北大学学位论文分类号：TN431.2单位代码：10110学号：s20110623中北大学硕士学位论文基于FPGA的多通道模数混合采集装置的设计及实现硕士研究生储成君指导教师任勇峰学科专业电路与系统2014年5月20日中北大学学位论文图书分类号TN431.2密级非密注1UD654硕士学位论文基于FPGA的多通道模数混合采集装置的设计和实现储成君指导教师（姓名、职称）任勇峰（教授）申请学位级别硕士研究生专业名称电路与系统论文提交日期2014年5月20日论文答辩日期2014年5月23日学位授予日期年月日论文评阅人毛海央（副研究员）、梁庭（副教授）答辩委员会主席刘文怡（教授）2014年

2、5月20日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类中北大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；

3、④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文中北大学学位论文基于FPGA的多通道模数混合采集装置的设计及实现摘要模数混合采编器主要功能是完成多通道模拟信号以及多路数字量的采集和编码，本文针对某航天测试任务的需求，设计了一种基于FPGA控制的多通道模拟量及数字量采集装置。文中详细阐述了系统的硬件设计方案，并和其它两种常用设计方案进行分析比较，详细介绍了系统软硬件各模块的设计原理。为了提高采集电路的采样精度和系统稳定性，本文对采编器的硬件电路和软件进行分析和优化

4、：硬件方面系统采用FPGA作为控制核心，控制模拟开关和AD转换电路的选通和切换，实现对模拟信号的采样编码、数字量的解码以及模数混合编帧等功能；对模拟信号调理电路的运放输出信号纹波较大，影响采样精度问题进行分析，并提出增加运放驱动容性负载能力的解决方法，提高系统的稳定性；软件设计方面，阐述了FPGA内部逻辑设计的思路和方法，介绍了FPGA内部多时钟域的同步方式，以及基于ROM查找表结构的多通道采样时序控制的实现，并对模数混合编帧技术以及数字量的可靠性传输设计作了详细的介绍。本文最后对采集电路的优化做了性能测试，结合地面测试系统对采编器进行功能性测试和验证，并对采集到的模数混合数据进

5、行分析处理以及模拟信号图形重绘，测试结果验证了本采编器达到了任务要求的各项性能指标。关键词：采集，模数混合编帧，FPGA，ROM中北大学学位论文DesignandImplementationofMulti-channelAnalog/DigitalDataAcquisitionDeviceBasedonFPGAAbstractThemainfunctionofTheDeviceofMixedAcquisitionofMulti-channelAnalog/DigitalDataistocompletethemulti-channelanaloganddigitalsignalsa

6、cquisitionandencoding,Inthisthesis,ananaloganddigitalmulti-channelacquisitioncircuitbasedonFPGAisdesignedforthedemandofanaerospacetestingtasks.Thisthesisfirstelaboratesthehardwaredesignofthesystem,analyzesandcomparestheothertwocommondesigns,detailsthesystemofhardwareandsoftwaredesignprinciple

7、sofeachmodule.Inordertoimprovetheaccuracyofcollectedsamplingcircuitandsystemstability,Thethesisanalysesandoptimizesthehardwareandsoftware:Inthehardware,thesystemusesFPGAasthecontrolcore,tocontroltheAnalogswitchesandADconvertercircuitgatingand