基于多传感器数据采集系统的存储与传输设计研究

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1、？？硕士学位论文＿’參Ｉ基于多传感器数据釆集系统的存储与传输设计研究作者姓名Ｓ？学校导纖名、职称任爱锋副教授—圍学校代码10701学号1502121343分类号TN82密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于多传感器数据采集系统的存储与传输设计研究作者姓名：高歌领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：任爱锋副教授企业导师姓名、职称：孙波高工学院：电子工程学院提交日期：2018年5月Designofstorageandtransmissionbasedonmulti-sensordataacquisitionsystemAthes

2、issubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationsEngineeringByGaoGeSupervisor:RenAifengAssociateProfessorMay2018摘要摘要在现如今的社会生活中，信息扮演着越来越重要的角色，因此对信息的获取就显得尤为重要，而数据采集便是信息获取的一种重要手段。所谓的数据采集就是将各种传感器信号转换为电子设备可以接收的电信号再经过A/D转换后送入数据处理系统进行后续处

3、理或送入数据存储系统进行存储。并且随着科学与电子信息技术的不断发展，数据采集系统目前已经发展到了较为成熟的阶段，广泛应用于航空航天、医疗设备以及电子测量等领域，在我们的生活中也发挥着至关重要的作用。可编程逻辑门阵列（FPGA）芯片技术的发展使得数据采集系统的应用更加广泛。FPGA具有硬件资源丰富、集成度高、工作频率高、内部延时小等一系列优点，使得其相较于传统的单片机和DSP在数据采集方面具有无可比拟的优势。本论文设计了一种基于FPGA的多传感器数据采集系统，采用QuartusⅡ13.1为开发平台，硬件设计语言VHDL进行逻辑设计。数据采集系统以FPGA为核心控制部分，通过对AD7671的

4、时序控制实现传感器数据的采集，利用双端口RAM对数据进行缓存，串行422接口作为数据传输的转接口，其中串行422数据分为上行422数据帧和下行422异步指令两部分，然后采用高速大容量存储设备FLASH对数据存储，最终利用NiosⅡ软核处理器对以太网芯片W5300配置后将完整的数据帧通过以太网接口传送到上位机软件进行观测与处理。论文中首先对数据采集系统的总体设计方案进行介绍，然后对系统的硬件和软件部分进行详细设计，硬件部分主要是对数据采集系统的前端调理、A/D转换、RS422接口、电源、时钟以及FPGA配置部分的相关硬件电路进行设计，软件部分主要是对FPGA的核心控制逻辑（包括A/D转换部

5、分、异步同帧频串行数据接收与转发部分、FLASH存储部分以及以太网传输部分等）进行设计，重点对异步同帧频串行数据的接收与转发以及大容量存储设备FLASH控制器的FPGA设计进行介绍，并且利用ModelSim进行时序仿真。通过软硬件部分联合调试，完成传感器信号的调理、采集、缓存、传输以及实时存储，上位机软件的实测结果验证了系统设计的正确性，实现多传感器数据实时采集系统的整体设计工作。最后，对系统设计进行总结，指出设计过程中的不足之处和需要改进的地方。关键词：数据采集，FPGA，同帧频，异步接收，FLASHIABSTRACTABSTRACTNowadays,theinformationino

6、urlifeplaysamoreandmoreimportantrole,soitisveryimportanttoaccessinformation,anddataacquisitionisanimportantmeanofgaininginformation.Dataacquisition,thatisconvertingallkindsofsensorsignalstoelectronicsignalssoastoelectronicequipmentcanreceive.AndthenafterA/Dconversion,multi-sensordataissenttodatap

7、rocessingsystemordatastoragesystemforsubsequentprocessingorstorage.Withthedevelopmentofscienceandelectronicinformationtechnology,thedataacquisitionsystemhasdevelopedtoamorematurestage.Anditisalsowidelyusedinaerospace,m