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-高快高精度的数据搜罗编造的策画与告终

发布时间:2021-09-27 03:16:46
来源:bob综合体育下载

  打算了基于FPGA 与ARM 芯片的数据采撷编造,FPGA 负担节造A/D 转换器,包管了采样精度与解决速率,ARM 负担逻辑节造及与上位机交互的实行,并将采撷到的数据通过USB 高速上传至主机实行及时解决。对模仿数据采撷的测试结果抵达了较高的采样精度和速率,验证了整体编造的高速性和可行性。

  跟着预备机技艺与新颖工业编造的繁荣,工业规模中对数据采撷的精度和数据解决的及时性提出了尤其苛刻的请求,以包管后续尤其丰富的节造,而古代的数据采撷编造普通采用A/D 芯片与主控芯片搭配的本领,解决速率慢、性能简单,当被测对象丰富且数据量较大时,很难满意对数据高精度的采样,而通过RS232 串口与上位机通讯则更无法包管数据解决的及时性。针对这一实践情形,打算了基于FPGA 与ARM 搭配的数据采撷编造,FPGA 负担包管数据采样的高精度和高速率,而ARM 行动主控芯片,嵌入Linux 内核,负担节造整体编造,并将数据通过USB高速上传到上位机中,借帮上位机的强健运算才力,包管数据解决的及时性,同时依据区另表被测信号只需选取相应的数据采撷卡,即可利便简陋地构成一个用户自界说的数据采撷编造,具备优越的通用性。

  数据采撷编造的总体机合如图1 所示,紧要由输入医治电道、A/D 转换电道、FPGA 和ARM节造电道构成。被采撷的模仿信号经由医治电道输入到A/D 转换芯片,实行模数转换,正在FPGA的节造下送入到FPGA 内嵌的FIFO 存储模块中并合照ARM 顷刻取走数据,结尾通过USB 交由上位机实行及时解决。

  FPGA 拥有高集成度、高牢靠性、低功耗实时序节造切确等长处,选用Xilinx Spartan3 系列的XC3S200 负担节造A/D 转换及数据的缓存,可能简化电道打算,缩短开辟周期。ARM 选用Atmel公司的SAM9G45 芯片,事业频率达400MHz,不妨保表明时高速地节造采撷编造和上传数据。

  数据采撷芯片选用ADI 公司的AD7656,是一款六通道16 位逐次贴近型,低功耗,每道通道最大采撷速率为250kS /s 的A/D 转换芯片,可实行较高的采样精度和速度。

  FPGA 与AD7656 的相接如图2 所示,AD7656 的6 个采样通道被分为3 组,由CONV STA、CONV STB 和CONV STC 3 个信号启动对应的双通道同步采样,将该3 个引脚相连即可实行6个输入通道的同步采样,同时供应并行和串行接口两种形式,为了进步数据模糊率,采用16 位( /B 引脚置低) 的并行接口( SER/引脚置低) 形式,以便与FPGA 的16 位数据线直接相连传输数据。

  FPGA 中的A/D 节造模块通过将CONV ST引脚电平拉高,启动相应通道的采样,采样进程中BUSY 引脚为高电平,暗示正正在实行采样; 当采样完毕后,AD7656 自愿将BUSY 置低; FPGA 中的A/D 节造模块检测到BUSY 信号为低后将CS 和RD 信号置低,读取并留存数据到FPGA 内部的FIFO 中。FPGA 对AD7656 的节造进程仿线 FPGA 与ARM 的相接

  FPGA 与ARM 的相接如图4 所示,正在与ARM的通讯中,因为是跨时钟域通讯,为了避免亚稳态、采样损失及潜正在逻辑过错等情形的发作,采用脉冲周围检测法,对ARM 传来的节造信号首进步行内部时钟同步再做后续解决。

  FPGA 收到ARM 的RST 夂箢后节造AD 芯片最先采样,检测到BUSY 引脚为低后FPGA 将数据取走并缓存到FIFO,然后变换INT 引脚上的电平,向ARM 发作一次中缀; ARM 每判断一次中缀,通过CLRINT 予以FPGA 反应,FPGA 正在CLRINT 有用期内将不再发作中缀; ARM 使能NCS 和NRD 信号通过数据线]将数据一律取走后,清扫CLRINT 信号,以使FPGA 可能连续向ARM 发作中缀。

  FPGA 中缀节造模块的状况变动进程如图5所示,当BUSY 信号为低而且已将数据缓存到FIFO 中后, INT 引脚置位发作中。