基于FPGA的数据采集系统的SOPC实现

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1、摘要本课题完成了基于FPGA的数据采集器以及IIC总线的模数转换器部分、通讯部分的电路设计。其中FPGA采用xilinx公司spartan-II系列的xc2S100芯片，在芯片中嵌入32位软处理器MicroBl北e：Ilc总线的模数转换采用Micmchip公司的MCP3221芯片，通讯部分则在FPGA片内用VHDL语言实现。通过上述设计实现了“准单片化”的模拟量和数字量的数据采集和处理。所设计的数据采集器可以和结构类似的上位机通讯，本课题完成了在上位机中用vHDL语言实现的通信电路模块。通过上述两部分工作，将微处理器、数据存储器、程序存储器等数字逻辑电路均集成在同一个FPGA内部

2、，形成一个可编程的片上系统。珊c渔片外仅为模拟器件和开关量驱动芯片。FPGA内部的硬件电路采用vHDL语言编写；McU软核工作所需要的程序采用c语吉编写。多台数据采集器与服务器构成数据采集系统。服务器端软件用vB开发，既可以将实时采集的数据以数字方式显示，也可以用更加直器的曲线方式显示。由于数据采集器是所有自控类系统所必需的电路模块，所以一个通用的片上系统设计可以解决各类系统的应用问题，达到“设计复用”(DIesi龋Rcu辩)的目的。采用基于FPGA的sOPC设计的更加突出的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。关键词：现场可编程门阵列，M

3、icr081aze，IIC总线，数据采集器FPGABasedSOPCRealizationofDataAcquisitionSystemAbstract：ThispaperdealswithanbasedSOPCrealizationofdataacquisitionsystemanditscomunicationwithADconverterusingIICbus．XC2S100，oneofthechipsinSpartan—IIseriesisselectedforthesystemintowhichasoftwarecoreMicroBlazeisembedded．Micr

4、oBlazeisasoftwarecoreof32bitMCUdevelopedbyXilinx．MCP3221isusedhereasanADconverterwithIICbuswhichisproducedbyMicrochip．Theco哪nunicationpartbetweenMCUandIICADconverterisbuiltinsidethechiD．Itcanbecalledasa‘systemonachip。．Thechipcouldco衄lunicatewithupperⅡIachinewithsimilarstructure．Theuppermachin

5、eforco唧unicationtoserverisfulfilledbyVHDL1anguage．Insuchaway，aquasi—digitalacquisitionsystemissetupwithinwhichMCU，instructionmemory，datamemoryandotherlogicpartsareintegratedtogether．Onlyafewanalogdevicesandanlplifiesareoutsidethechip．AservercouldservefOrmulti—chipsinanacquisitionsystem．Theuse

6、rs’softwareofseveriswritteninVB。Itcanshowtheacquisitiondatabyeitherdataformorgraphicform．Dataacquisitionsystemisanecessarypartforanycontrolsystems，soasinglechipdesigncouldbereusedeverywhere．TheattractiVeadVantageofsuchkindofdesignisthatitcanberedesignedandimproVedeasilywithoutchangingchipsoth

7、atthecost＆ndreliabilityishigherthanOthers．Keywords：FPGA，MicroBlaze，IICBus，DataAcquisition9{6673郑重声明本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为，否则，本人愿意承担由此产生的一切法律．责任和法律后果，特此郑重声明。学位论文作者(签名)：≯刍号2005年11月审参日f6引言分散式数据采集系统主要由分散式数据采集器和微型计算机组成