基于以太网的数据采集系统在fpga上实现

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1、武汉科技大学硕士学位论文基于以太网的数据采集系统在FPGA上实现姓名：刘凯申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：闵华松20090425武汉科技大学硕士学位论文第1页摘要随着计算机和自动化测量技术的日益发展，测量仪器和计算机的关系日益密切。计算机的很多成果很快就应用到测量和仪器领域，与计算机相结合已经成为测量仪器和自动测试系统发展的必然趋势。高度集成的现场可编程门阵歹U(FPGA，FieldProgrammableGateArray)是超大规模集成电路和计算机辅助设计技术发展的结果，由于FPGA器件具备集成度高、体积小、可以利用基于计算机的开发平台，用编写软件的方法来实现专门硬件的

2、功能等优点，大大推动了数字系统设计的单片化、自动化，缩短了单片数字系统的设计周期、提高了设计的灵活性和可靠性。本文研究基于网络的高速数据采集系统的设计与实现问题。论文完成了以FPGA结构为系统硬件平台，uClinux为核心的系统的软件平台设计，进行信号的采集和远程网络监测的功能。论文从软硬件两方面入手，阐述了基于FPGA器件进行数据采集的硬件系统设计方法，以及基于uClinux操作系统的设备驱动程序设计和应用程序设计。硬件方面，FPGA采用Xilinx公司Spartan系列的XC3S500芯片，用verilogHDL硬件描述语言在Xilinx公司提供的ISE辅助设计软件中实现FPGA编程。

3、将微处理器MicroBlaze、数据存储器、程序存储器、以太网控制器、数模转换控制器等数字逻辑电路通过CoreConneet技术用OPB总线集成在同一个FPGA内部，形成一个可编程的片上系统(SOPC)。采用基于FPGA的SOPC设计的突出优点是不必更换芯片就可以实现设计的改进和升级，同时也可以降低成本和提高可靠性。软件方面，为了更好更有效地管理和拓展系统功能，我们移植了uClinux至lJMicroBlaze软处理器上，设计实现了平台上的ADC设备驱动程序和数据采集应用程序。并通过修订内核，实现了利用以太网TCP／IP协议来访问数据采集程序获得的数据。关键词：嵌入式系统，现场可编程门阵列

4、，uClinux，设备驱动，CGI第1I页武汉科技大学硕士学位论文AbstraetWiththedevelopmentofcomputerandtheautomatedmeasurementtechnology,therelationshipbetweenmeasuringinstrumentandcomputerbecomemoreandmorecloser．Manycomputerscientificandtechnologicalachievementsarequicklyappliedtomeasurementandinstrumentarea,andcombinationwith

5、computerhasbecameaninevitabletrendforthedevelopmentofmeasuringinstrumentandautomatictestingsystem．Highlyintegratedfieldprogrammablegatearrayistheresultofdevelopmentoftheverylargescaleintegratedcircuitsandcomputer-aideddesigntechnology．BecauseFPGAdevicecontaintheseadvantagessuchasllighintegration，s

6、mallsize，usingcomputer-baseddevelopplatform，implementingthefunctionsofspecializedhardwarewiththemethodofprogramming，itgreatlypromotethesingle—chipdigitalsystemdesignandautomation，reducethedesigncycleofsystem-chipdigitalsystem，andimprovedesignflexibilityandreliability．Thispaperstudiesthedesignandim

7、plementationofethemet-baseddataacquisitionsystem．WithFPGAassystemhardwareplatformanduClinuxassoftwaresystemplatform，thestudycompletesthefunctionofsignalacquisitionandremotenetworkaccess．Fromthetwoaspectsofsoftwar