基于存储与转发的数据采集系统设计

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1、劣臻)

2、!广／，l硕士学位论文基于存储与转发的高速数据采集系统设计DesignofHigh--speedDataAcquisitionSystemBasedonStoreandTransfer作者：赵强导师：周晓波北京交通大学2013年3月IIIIIIIIIIIUlllIIIIIl学位论文版权使用授权书Y2427912本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘

3、。(保密的学位论文在解密后适用本授权}兑明)学位论文作者签名：赶弓甄导师签名：签字日期：岫乡年幻月I同签字日期：≥刀劳9月k同巾图分类号：TN402UDC：621．38学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于存储与转发的数据采集系统设计DesignofHigh—speedDataAcquisitionSystemBasedonStoreandTransfer作者姓名：赵强导师姓名：周晓波学位类别：工学硕士学号：10120050职称：副教授学位级别：硕士学科专业：微电子学与固体电子学研究方向：通信集成电路设计北京交通大学2013年3月致谢本论

4、文的工作是在我的导师周晓波老师的悉心指导下完成的，周晓波老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来周晓波老师对我的关心和指导。周晓波老师悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向周晓波老师表示衷心的谢意。周晓波老师对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期问，王晓庆、范逵等同学对我论文中的PCIExpress协议研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。虫塞趟要

5、中文摘要摘要：数据采集系统，广泛应用于电子、通信、计算机、医学和自动化等各大领域。其也被称之为DAQ(DataAcquisition)，是指从传感器以及其他待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集电量或者非电量信号，送至上位机中进行数据分析处理。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。基于与上位机的通信接口，数据采集卡可分为：USB数据采集卡、PXI数据采集卡、PCI数据采集卡和PCIExpress数据采集卡等等。近年来，随着各大应用领域的发展，各行业对数据采集卡的要求也越来越高，尤其是传输速度。针对

6、于此，本文提出了一种适用于高频信号的数据采集卡，其传输速率相比于传统的数据采集系统有大幅度的提高。本设计采用了DDR2外部数据存储模块作为数据的存储介质来实现数据的存储与转发，同时采用PCIExpress协议接El作为与上位机的通信接口。由于针对的是高频信号，在电路内部将会产生高速的数字数据流，传统设计中采用的FIFO存储模块将有可能出现溢出的情况，而本设计中采用的DDR2存储模块则不会出现这种危险。PCIExpress协议也是根据高速的要求所采用的一种最新的总线和接口标准。具有超高的传输速率，在v1．0版本中单个通道数据传输可达到256MB／s，总共有16

7、个通道可以用，可以说，该总线最大特性就是快。本文的实现方式足采用QuartusII软件作为丌发平台、VefilogHDL硬件描述语言作为编程语言，通过模块化设计思想，对Altera公司提供的～款ArriaII系列的FPGA中进行编程，最终实现高速数据采集系统的FPGA丌发部分。关键词：数据采集；FPGA；PCIExpressDDR2；IP分类号：TN402——△旦S：遥△鲤ABSTRACTABSTRACT：Dataacquisitioncardiswidelyusedinallmajorareasofelectronics，communication，com

8、puter,medicalandautomation．ItisalsocalledDAQ(DataAcquisition)．Itacquiresanalogordigitalsignalsautomaticallyfromdevicesundertest，thensendssignalsselectedtothehostcomputerfordataanalysisandprocessing．Thedataacquisitionsystemisaproductcombiningofcomputerorothertestplatforms’software-a

9、nd-hardwarestoachieveaflex