基于dsp-fpga的高速数据采集与处理

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1、基于DSP-FPGA的高速数据采集与处理作者姓名玄金导师姓名、职称相征教授一级学科信息与通信工程二级学科通信与信息系统申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年11月学校代码10701学号1201120202分类TN82号TN91密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于DSP-FPGA的高速数据采集与处理作者姓名：玄金一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：相征教授提交日期：2014年11月High-speedDataAcquisitionandProcessingBaseonDSPandFPGAAthesissubmittedtoXIDIA

2、NUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinInformationandCommunicationEngineeringByXuanJinSupervisor:Prof.XiangZhengNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或

3、其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人

4、签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要随着社会的发展，高速数据采集系统已经广泛的应用到航空航天电子设备、多媒体、雷达信号处理、数字宽带通信等各个领域。随着制造工艺技术的提高，采样速率高达G赫兹的高速采集芯片已经问世，对应的超高速数据处理和海量数据传输也成为研究的热点问题，同时，对于数据采集系统的一些关键技术指标精度、分辨率、采集速率等的要求也越来越高。本文首先介绍了高速数据采集和处理技术在国内外的现状以及当前的发展态势，然后建立采样速率高达G赫兹的高速采集系统，采样间隔最小可达几个皮秒。高速信号在电缆中传输会发生上升边沿变缓、过冲、振铃等信号畸变问题，该系统对在电缆中传输的高速信号进行采样、处

5、理和分析。在这种状况下，本文提出了以FPGA和高速AD转换器为核心的高速数据采集系统设计方案，并对高速信号完整性进行分析，合理设计PCB中走线和器件的布局，对在高噪声环境下的软件滤波和高速数据传输过程中差错控制技术做了相应研究。高速信号在电缆中进行传输时，遇到电缆中因短路、断路等故障造成阻抗变化的节点时，高速信号就会发生反射对原始信号造成干扰，从而造成高速数据采集系统采集的数据发生偏差。还有，前端采集电路造成的非线性误差和环境噪声的影响，这些因素都导致采集到的数据与真实数据相比有一定的偏差。因此，为了消除该偏差对高速信号的影响，本文建立了基于最小二乘算法的分段拟合模型，该模型对采集的数据进行

6、非线性处理,并且经过仿真和验证可以发现处理后的数据误差在0.1%之内。最后，充分应用上述研究成果，建立了高速信号处理和分析的通用验证平台，该平台基于DSP+FPGA为核心进行软件和硬件实现，可以对高速信号进行采样、分析和处理。在高速信号在电缆中传输场景下,如果电缆发生短路和断路等故障，通过对高速信号分析，可以定位故障点的位置，利用该系统测量长度50到100米的电缆发现误差在1米之内。通过该平台的微型阻抗测量功能可以得到电缆的阻抗，另外还能实现电压、频率、电容等功能的测量，这些参数可以作为今后高速信号传输特性分析的一个重要依据，为今后充分研究高速信号在传输中的特性奠定了基础。关键词：高速数据采

7、集，DSP，FPGA，信号完整性，误差模型论文类型：应用基础研究类IABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofsociety,thehigh-speeddataacquisitionsystemhasbeenwidelyappliedtotheaerospaceelectronicequipment,multimedia,radarsignalprocessing,digital