基于FPGA的多通道高速数据采集系统设计.pdf

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1、基于FPGA的多通道高速数据采集系统设计刘轩2015年5月中图分类号：UDC分类号：基于FPGA的多通道高速数据采集系统设计作者姓名刘轩学院名称光电学院指导教师白廷柱教授、金川研究员答辩委员会主席张智诠教授申请学位工程硕士学科专业光学工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月High-speedDataAcquisitionSystemwithMuti-channelBasedonFPGACandidateName：XuanLiuSchoolorDepartment:SchoolofOptoelectronicsFacultyMentor:Prof.TingzhuBaiProf.C

2、huanJinChair,ThesisCommittee：Prof.ZhiquanZhangDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：OpticalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June9,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工

3、作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要随着计算机和微电子技术的发展，雷达、通信等众多应用领域对于数据采集系统提出了更高的要求，数据采集正在向着多通道、高采样率、高分辨率、大容量存储和高速传输速率方向快速发展。本文根据当前国内外的研究现状，针对某雷达成像项目中数据采集系统的指标要求，设计了一款基于FPGA的多通道高速数据采集系统，该系统以FPGA作为整个系统的控制、处理核心，通过AD模块实现数据的采集与模数转换，并将采集到的数据传输至FPGA，在FPGA内进行处理后将数据传输至相关板卡，同时通过PCI接口

4、技术实现FPGA与上位机端的通信。FPGA作为系统的控制核心芯片可提高系统稳定性、减少设备体积。本文分为硬件设计和软件设计两部分，提出了高速数据采集系统的设计方案。硬件设计包括各器件的选型、原理分析、外围电路设计及PCB设计，软件设计作为本文的核心部分，包括FPGA的逻辑设计与仿真测试，实现了AD模块的数据采集功能、基于PCI接口的C模式工作状态下FPGA与上位机端的通信功能以及基于GTX模块的高速串行数据传输功能。论文的最后通过搭建硬件测试平台，完成系统软硬件联调工作，给出了相关测试结果，进一步验证了方案的可行性。论文的框架围绕AD模块、PCI模块及GTX模块展开，该系统具有多通道、高采样率

5、、高数据传输带宽等特点。论文的研究工作为后续的图像处理提供了有力的支持，在高速数据采集及其相关领域有着广泛的应用前景。关键词：高速电路；数据采集；FPGAI北京理工大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofcomputerandmicroelectronicstechnology,fieldsofradar,communicationsandothersystemsputforwardhigherrequirementstodataacquisition,dataacquisitionisheadingthewayofmulti-channel,highsampl

6、ingrate,high-resolution,high-capacitystorageandhigh-speedtransferringrateofrapiddevelopment.Accordingtothecurrentresearchstatusathomeandabroad,Idesignamulti-channelhighspeeddataacquisitionbasedonFPGAwhichisaimedatsomeradarimagingprojectdataacquisitionsystem,thissystemregardsFPGAasthecoreofthecontrol

7、lingandprocessingpart,alsoitachievesthetargetofpre-processingandtransferringdatatotherelevantsectionofADconversion,atthesametimedatacanbeprocessed,analyzedanddisplayedonthecomputerbythewayofPCIbustran