基于niosⅱ高速数据采集系统设计和实现论文

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1、摘要高速数据采集系统是脉冲激光测距机的重要组成部分，其采样率在很大程度上决定了脉冲激光测距机的测量精度。可编程的片上系统（SOPC）是一种新的软硬件协同设计的系统设计技术，是今后电路系统发展的一个重要方向。本文研究和分析了一种基于NiosⅡ的1Gsps采样率和8bit分辨率的高速数据采集系统的设计与实现。本文介绍了基于NiosⅡ的高速数据采集系统的设计与实现过程，包括相关知识的介绍、系统总体方案的设计、系统的软硬件实现以及系统的测试与讨论。本文利用在FPGA中定制的CAN总线控制器、片外的光耦以及CAN总线收发器来实现了CAN总线通信，并详细描述了CAN总线控制器的硬件逻辑

2、和驱动程序的设计。另外，详细讨论了系统误差产生的原因，通过ADC的并行交替采样模式测量出该误差，并修正了最终的测量结果，使脉冲激光测距机的测量精度达到了设计要求。本文设计了一种基于用户逻辑外设的系统功能构建模式。该模式有利于提高系统控制的灵活性、减少外围芯片的数量、提高信号可靠性和降低整体成本，并使系统具有很强的扩展性。本文设计和实现的高速采集系统不仅能够满足脉冲激光测距机提高测量精度的要求，并对其它高速采集系统的研究和开发也具有重要的参考价值。关键词：高速数据采集，SOPC，NiosⅡ，用户逻辑外设，CAN总线IAbstractThehigh-speeddataacqui

3、sitionsystemisanimportantconstituentofthepulsedlaserranger,andthemeasurementprecisionofthepulsedlaserrangermostlydependsonsamplerateofthehigh-speeddataacquisitionsystem.SystemOnProgrammableChip(SOPC)isanewsystemdesigntechnologyofHardware/SoftwareCo-design,andwillbeanimportantdirectionofdev

4、elopmentofcircuitsystem.Thedesignandimplementationofahigh-speeddataacquisitionsystemwith1Gspssamplingrateand8-bitresolution,whichuseNiosⅡ,isanalysisedandresearchedinthispaper.Inthispaper,thedesignandimplementationofthehigh-speeddataacquisitionsystembasedonNiosⅡaredescribedindetail,includin

5、gintroductionofrelativeknowledge,thedesignofwholeschemeofthesystem,theimplementationofsoftwareandhardwareofthesystem,thetestinganddiscussionofthesystem.ThispaperusesCANBuscontrollerwhichiscustomizedinFPGA,optocouplerandCANtransceivertoimplementCANBuscommunication,anddescribesthehardwarelog

6、icanddevicedriverofCANBuscontrollerindetail.Moreover,thecauseoferrorproducedinthesystemisdiscussedindetailinthispaper.Byusingthetime-interleavedsamplingmodeoftheADC,thiserrorwhichcancorrectthemeasurementresultsisobtained,andthemeasurementprecisionofthepulsedlaserrangerismet.Thispaperpresen

7、tsamethodwhichrealizessystemfunctionswithcustomlogiccomponents.Thismethodavailstoimprovetheflexibilityofthesystemcontrols,reducethenumberofperipheralchips,enhancethereliabilityofsignalsandreducetheprojectcost,andthesystemalsohasverystrongexpandability.Thehigh-