基于fpga的数据采集与压缩系统

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1、2012年仪表技术与传感器2012第1期lnstrumemTechniqueandSensorNo．1www.grain17.com基于FPGA的数据采集与压缩系统刘成明，李新娥，张艳兵(中北大学电子测试技术国家重点实验室，仪器科学与动态测试教育部重点实验室。山西太原030051)摘要：针对某些特殊的测试试验．既要求测试系统微体积、低功耗，还要求记录大量数据的问题，提出基于FPC-A的数据压缩解决方案。介绍了LzW压缩算法的基本理论及其用FPGA硬件实现的方法。数据采集部分用FPGA实现对模数转换器的控制、负延迟技术和内外触发可编程

2、控制技术。大量的实验表明，系统工作稳定、压缩速度快(8MByte／s以上)、对实测数据的压缩效果好(25％左右)、工作时电流小(37mA)，实现了速度、性能、功耗三者的统一。关键词：FPGA；数据采集；数据压缩；Lzw算法中图分类号：TP919文献标识码：B文章编号：1002—1841(2012)01—0036—04DataAcquisitionandCompressionSystemBasedonFPGALIUCheng-ming，LIXin-e，ZHANGYan—bing(NationalKeyLaboratoryforElec

3、tronicMeasurementTechnology，KeyLaboratoryofInstrumentationScience＆DynRmicMeasurement，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：In80mespecialtestsandexperiments，thecharactersof8删lllvolumeandlowconsumption，andthefunctionof陀-cordingalargequantityofdatashadbeende

4、manded．AsolutionfordatacompressbasedonFPGAWflSpropo跎d．ThebasictheoryofLzWalgorithmW85introduced．ThemethodtoachievethealgorithmbyFPGAwasdescribedindetail．Duringthepartofthedataacquisition，FPGAwasusedtorealizethecontrolofA／Dconverter，andthenegativeskewedtechnology，intern

5、altriggerandexter-haltriggerprogrammablecontrollingtechnology．Lotsoftestsshowtheworkingsteadilyofthesystem，fastcompressionspeed(abovethe8MByte／s)，goodeffectondatacompress(about25％)，andlowworkingelectriccurrent(37mA)tOrealizetheintegrationofspeed，performanceandconsumpti

6、on．Keywords：FPGA；dataacquisition；datacompression；LZWalgorithm0引言统的整体框图如图l。传感器采集到信号后，经过模拟适配电目前，数据采集技术和压缩技术在国内外都得到广泛应路进行滤波、放大后进入A／D变换器，再输出到FPGA进行压用。但用FPGA将这两种技术结合起来应用于1个测试系统中缩，最后将压缩后的数据存储到外部存储器中。采集完成后，的案例并不多。文献[1]提出用FPGA同时实现数据采集和压通过USB接口电路将压缩数据从外部存储器读入计算机，然后缩两种功能，采用的是一种有

7、损压缩算法，虽然保留了信号的用专用软件对压缩数据进行解压，还原出原始数据以便进一步峰值，但还是丢失了一些信号的细节部分。文献[2]提出了在分析处理。数据采集系统中应用数据压缩的技术，给出了有损压缩和Lzw无损压缩方案以及用软件实现该算法的细节问题，但没有具体讨论用硬件实现LZw算法的过程。文献[3]提出了用一种新的体系结构来实现LZW算法，用ASIC的方式实现设计，但是要消耗大量的资源，不是普通的FPGA所能承受的，所以也不适合在测试系统中应用。文献[4]提出了用FPGA实现Lzw算法并加以应用于数据采集系统中的想法，但是没有具体实

8、现田1系统整体框圈这些功能。文中给出具体的设计电路，采用FPGA以硬件的方2数据采集部分的FPGA实现式实现数据采集和LZw算法，完成数据的实时采集压缩。2．1AD控制电路的设计I系统整体设计数据采集部分¨o主要包括AD控制模块、负延