双通道同步数据采集系统的设计与实现.pdf

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1、双通道同步数据采集系统的设计与实现徐灵飞，等双通道同步数据采集系统的设计与实现DesignandImplementationofDual—channelSynchronousDataAcquisitionSystem徐是飞李健(成都理工大学工程技术学院。四川乐山614007)摘要：为了准确快速地采集等离子体I-V特性数据，设计了一个双通道同步数据采集系统。详细阐述了系统的功能、结构和具体实现过程。系统由ARM、Flea、双通道ADC、两片高速FIFO和USB2．0控制器组成，可实现对双通道信号的同步采集。并对采集数据进行

2、准确地缓存处理和高速传输。实验分析结果表明，该系统达到了预期设计要求。关键词：双通道同步数据采集ARMFPGAnFO中图分类号：TP274+．2文献标志码：AAbstract：InordertorapidlyandpreciselycollecttheI-Vcharacteristicsofplasma-thedualchannelsynchronousdataacquisitionsystemhasbeendesigned．Thefunctions，structure。andspecificimplementation

3、processofthesystemaredescribedindetail．ThesystemiscomposedofARM，FPGA，dualchannelADC，twoofthehJishspeedFIFOandUSB2．0controllerforimplementingsynchronouscollectionofsignalsfromdualchannelandprecisebufferingandhiShspeedtransmissionofthedatacollected．Theexperimentala

4、nalysisshowsthatthesystemreachespredictivedesignrequirement．Keywords：DualchannelSynchronousdataacquisitionARMFPGAFIFO0引言低温等离子体电流一电压(I—V)特性的探测通常使用郎缪尔探针法¨“-，即利用伸入等离子体内的导体作为探针，并向其施加一定的扫描激励电压，通过测量探针电流和电压得到等离子体I．V特性数据。本文根据等离子体电流．电压(I—V)特性测量要求，设计了一个数据采集系统。系统能够实现如下功能：①对

5、等离子体电流和电压的高速(，≥1MHz)同步采集测量；②完成采集电流、电压数据的同步组合，形成可方便传输和识别处理的I．V数据对；③对采集的I—V高速数据流的传输。此数据采集系统实现对等离子体I．V特性数据的12位分辨率的同步采集和缓存，并可以将数据高速传送至PC机。1系统结构设计系统的控制核心是ARM处理器LPC2214和FPGAEPlC6TCl44。LPC2214在EPlC6TCl44协作下实现对整个系统的控制，并产生AD9238和IIYl72V2113工作所需的控制信号，实现对ISPl582DMA数据传输的控制和其

6、他辅助功能的实现。双通道同步数据采集系统结构修改稿收到日期：2010—05一12。第一作者徐灵飞。男，1981年生。2005年毕业于西北工业大学机电专业，获硕士学位．讲师；主要从事嵌入式系统和数据采集系统的研究。《自动化仪表》第32卷第1期2011年1月如图1所示。。麓蓼i厂一锯齿渡：．1电流I电压加转换器棚z38l采篓誓嚣款～’Q，。。⋯⋯⋯二二：二【：二_一。F1FO-I吲FPGAIDT72V2113凹EPIC6TCl44DMA控制线DMA数据线昴G7290键盘显示I。。。ZLI’1USB2．0ISPl582二[Pc

7、机f驱动和应用程序)L⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图1系统结构图Fig．IStructureofthesystem系统中数据的FIFO缓存和I—V数据对的同步组合需要有严格的控制时序。在此，使用EPlC6TCl44来产生逻辑时序，从而降低系统的复杂性。频率为lkHz的一50一+50V锯齿波电压信号通过探针电路激励等离子体，产生等离子体的感应电流和电压。双通道模数转换器AD9238在LPC2214和EPlC6TCl44的控制下，以1～4MHz的采样频率对感应电流和电压进行同步模数转换。当转换结束后，FPG

8、A和两片FIFOIDT72V2113对AD9238转换输出69双通道同步数据采集系统的设计与实现徐灵飞。等的电流和电压数据进行传输之前的缓冲和I．V数据对组合阻41，实现I．V两种数据严格的对应。最后，通过ISPl582USB2．0控制器将I．V数据传输到PC机⋯，以待进一步分析。2系统硬件电路设计2．1数据采样电路