基于STM32 FPGA的数据采集系统的设计

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1、万方数据2014年4月第35卷第4期计算机工程与设计COM【PUTERENGINEERINGANDDEsIGNApr．2014V01．35No．4基于STM32+FPGA的数据采集系统的设计曹彬乾，程远增，杨青(军械工程学院电子与光学工程系，河北石家庄050003)摘要：针对火控系统信息的应用需求和信号特点，提出了一种基于盯M32+FPGA的数据采集系统设计方案。利用sTM32丰富的外设功能和数据处理能力，以及FPGA灵活的逻辑可操控性，实现了火控系统多通道，多类型信号的实时采集，其中FPGA负责采集控制和数据缓存

2、，STM32负责数据处理和与上住机的通信传输。在介绍系统总体方案的基础上，进一步讨论了汀M32与FPGA通信接口、AD时序控制、数据缓存等关键部分的设计，通过实验验证了设计的可行性和有效性。关键词：意法半导体32位微控制器；现场可编程门阵列；多通道；MAXl96；数据采集中图法分类号：TP274+．2文献标识号：A文章编号：1000—7024(2014)04—1231—05DesignofdataacquisitionsystembasedonSTM32+FPGACA0Bin-qian，CHENGYuan-zeng

3、，YANGQing(Electronicand0pticalDepartment，0rdnanceEngineeringColJege，Sh巧iazhuang050003，China)AbstI翟ct：Forinformationapplicationrequirementsandsignalcharacteristicsofanfirecontrolsystem，adesignofdataacquisi—tionsystembasedonSTM32+FPGAispresented．Byusingtherichpe

4、ripheralsanddataprocessingcapabilitiesof!汀M32，andthefle妯blelogicmaneuverabilityofFP(]A，amulti—channelandmult卜typereal一timesignalacquisitionsyStemisachieved，inwhichFPGAisresponsibleforacquisitioncontmlanddatacaches，andSTM32isresponsiblefordataprocessingandtrans

5、mis—sionofcommunicationswiththehostcomputer．OnthebasisofintroducingtheoverallprograIn，thedesignofSTM32andFP—GAcommunicationinterface，ADtimingcontrol，datacaching，andotherkeypartsarefurtherdiscussedFinally，thefeasibilityandeffectivenessofthisdesignisverifiedbyex

6、perimentaltests．Keywords：STM32micmcontrollers；FPGA；multi_channel；MAXl96；dataacquisitionO引言由于火控系统工作环境特殊，所需采集信号复杂多样，传统的以微控制器或Pc为主的采集系统往往难以胜任‘·，2

7、。针对上述问题，提出了一种基于STM32+FPGA的数据采集系统的设计方案，该方案不仅能够完成对多路多样信号实时、精确地采集，而且具有高速信号处理和数据传输能力，具有集成化程度高、体积小、资源丰富、价格便宜等优点。1系统总体设计在实际

8、应用中，所采集的信号既有模拟信号，也有数字差分信号，并且有多通道、串并混合、数据量大等特点。为了满足需求，本文设计了图1所示的数据采集系统，它能根据需求进行6路±10V模拟信号，18路数字差分信号的采集、处理和实时传输。系统采用STM32+FPGA的组合方式，FPGA为Alter公司的EPlK50TCl44器件，由盯M32417给FPGA发送控制命令，通过FPGA内部的地址译码、逻辑控制以及数据缓冲实现信号采集[3]，并通知盯M32417对数据进行读取，最后，由srM32417对得到的数据进行处理和传输。其中，sT

9、M32F417是意法半导体公司生产的基于√6汪uvI—CorteX-M4架构的微控制器，内核架构先进，性能优越，主频可达168MHz，执行效率高，具有较高的运算能力及数据处理能力，拥有丰富的外设接口和扩展功能[4]。在图1中，srM32F417与上位机之间的以太网通信，就是MII收稿日期：2013一09一17；修订日期：2013—11—22基金项目：“十一五