基于FPGA的多类型混合信号采集存储系统设计.pdf

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1、2016正仪表技术与传感器2016第4期InstrumentTechniqueandSensorNo．4基于FPGA的多类型混合信号采集存储系统设计任勇峰，马放，单彦虎，彭巧君(中北大学，电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051)摘要：动态测试领域当中，常常需要测控系统同时完成多类非电量信号以及多类数字信号的测量。为满足这一要求，提出了基于FPGA的多类型混合信号采集存储系统的设计。该系统以FPGA作为中央逻辑控制单元，实现多类型传感器信号的测量、滤波、A／D转换，以及多路电量信号、RS一422信号、CML标准的图像信

2、号等的采集与存储。经试验验证，该系统性能稳定，数据存储可靠，满足实际测试要求。关键词：采集存储系统；FPGA；CML；逻辑控制；滤波中图分类号：TN91文献标识码：A文章编号：1002—1841(2016)04-0054-03DesignofMultipleTypesofMixed-signalAcquisitionandStorageSystemBasedonFPGARENYong—feng，MAFang，SHANYan—hu，PENGQiao-jun(NorthUniversityofChina，StateKeyLabor

3、atoryofElectronicTestingTechnology，Taiyuan030051，China)Abstract：Multi—categorynon—powersignalsanddigitalsignalsoftenneedtobemeasuredsimultaneouslybytestandcontrolsysteminthedynamictestingfield．Inordertoachievethisrequirement，multi-typemixed·signalacquisitionandstora

4、gesystembasedonFPGAwasproposedinthiswork．Inthissystem，FPGAwasusedascentrallogiccontrolunittoachievethemeasurement，filteringandA／Dconversionofmulti—typesensorsigna1．Thissystemcanalsoaccomplishtheacquisitionandstorageofmultiplepowersignal，RS一422signal，CMLstandardimage

5、signal，andSOon．Thecircuitmodelsofeachpartofthesystemareanalyticallydevelopedtovalidatethestableofthesystemandreliablityofthedatastorage．Itprovesbyexperimentsthattheproposedsystemcanmeetthepracticaltestingrequirement．Keywords：acquisitionandstoragesystem；FPGA；CML；logi

6、ccontrol；filtering0引言数据采集存储技术在动态测试领域中发挥着重要的作用。随着科技的发展，试验中需要采集记录的信息量逐渐增多，数据传输速率逐渐加快，促使数据采集存储装置在不断地发展，其功能也越发的强大。而在某一测控系统中常需要其能够同时实现对多类非电量信号以及多类数字信号的采集与存储。非电量信号通常由各类传感器测得，而各类数字接口也是检测系统当中不可或缺的组成部分之一。因此，本文提出了基于供电模拟量信号读数与控数字量制信号信号FPGA的多类型混合信号采集存储系统。图1多类型混合信号采集存储系统框图1系统方案设

7、计在进行多类型信号的设计时，为避免各类信号之间的相互电量信号共1O路；指令信号共3路。各路信号经过隔离、调理干扰，尤其是数字信号和模拟信号之间的干扰，并且从易于修放大、滤波、运放跟随等处理，再经过由FPGA控制的模拟开关后，给到A／D转换器AD7667，实现模数转换。采集调理框图如改、提高通用性等方面考虑，该系统采取模块化设计，各个模块图2所示。共同组成一个完整的多类型混合信号采集存储系统，完成信号1．1．1滤波电路设计的采集、数据的存储以及对测量结果的分析和处理。其结构框在利用传感器进行环境载荷量测量时，一个很大的影响因图如

8、图1所示。素就是噪声。这是由于传感器的本身、各类电路元器件、测量1．1模拟信号采集调理设计设备以及周围的环境中都带有一定的噪声，这些噪声在信号采模拟信号主要包含3种类型的信号量：传感器信号、电量集的过程中会被耦合到电路当中，从而使得有效信号受到干信号以及指令信号。其中，传感器