双通道高速a%2fd模块研制

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1、硕士学位论文双通道高速A/D模块研制DEVELOPMENTOFDUAL-CHANNELHIGH-SPEEDA/DMODULE俞敏敏2010年7月国内图书分类号：TP216学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工学硕士学位论文双通道高速A/D模块研制硕士研究生：俞敏敏导师：孟升卫副教授申请学位：工学硕士学科：仪器科学与技术所在单位：自动化测试与控制系答辩日期：2010年7月2日授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP216U.D.C:681.5DissertationfortheMa

2、sterDegreeinEngineeringDEVELOPMENTOFDUAL-CHANNELHIGH-SPEEDA/DMODULECandidate：YuMinminSupervisor：AssociateProf.ShengweiMengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InstrumentScienceandTechnologyAffiliation：DepartmentofAutomaticTestandControlDateofDefe

3、nce：July,2010Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着数字技术的高速发展，许多应用领域中对数据采集系统的性能要求越来越高，需要高采样率和大容量缓存的同时，还需要一个高性能计算机I/O总线作为通信接口。本文主要研究了基于PCIExpress总线的双通道高速数据采集模块的软硬件实现方法，综合运用高速ADC、FPGA、DDR2和PCIExpress桥接芯片等技术，模块最终实现了最高198MSa/s采样率，具

4、有13位分辨率和256MB缓存。在硬件设计上，根据模块的技术指标，分析论证并提出了各个硬件电路设计方案，对关键芯片的选型，给出了较为详细的论述。在前端通道设计中，实现了AC/DC交直流耦合、1MΩ/50Ω输入阻抗、可编程放大/衰减和低通滤波等功能；采用专用时钟发生芯片来产生ADC所需的采样时钟，选用孔径抖动小的采样时钟能有效的提高ADC动态性能。在高速大容量缓存设计中，选择DDR2SDRAM作为模块板载存储器，使缓存深度达到256MB，并且DDR2具有很高的数据传输带宽，满足本模块双通道ADC采样数据的实时缓存。在PCIE

5、xpress总线接口设计中，采用专用桥接芯片PEX8311，提高了设计的可靠性。该芯片实现了PCIExpress总线到本地总线的协议转换，具有丰富的本地总线操作和数据传输模式，为用户提供了强大的本地总线操作方案。本模块采用FPGA作为主控制器，实现了对采集数据、数据缓存、触发和各个电路的控制。根据信号完整性理论，给出了针对FPGA、DDR2和PCIExpress高速接口中高速信号的电路设计方案和印制电路板布局布线方案，保证了高速信号的质量。在软件设计上，采用MicrosoftVisualStudio和NIMeasureme

6、ntStudio作为软件开发平台，利用PLX公司的软件开发包，设计了具有数据采集控制、数据显示控制、采样率设置、采样通道参数设置、触发参数设置、自检和硬件复位等功能的上位机应用程序。本文最后给出了模块的测试及性能分析。测试分析结果表明，双通道高速A/D模块的功能和各项技术指标符合设计要求。关键词高速数据采集；PCIExpress；FPGA；DDR2SDRAM-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofdigitaltechnology,therequirementofdata

7、acquisitionsystemishigherandhigherinsomespecialapplication,whichdemandshighsamplingrate,largememorydepthandahigh-performancecomputerI/Obusasacommunicationinterface.Thethesisdesignsadual-channelhigh-speedA/DmodulebasedonPCIExpress.Thethesismainlyresearchesthehardwa

8、reandsoftwaredesigningofdual-channelhigh-speeddataacquisitionbasedonthePCIExpressbusmodule.Adoptingthehigh-speedADC,FPGA,DDR2,PCIExpress,moduleachieves1