多通道数据采集卡设计.pdf

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1、'第36卷第5期湖南科技学院学报V．0l-36NO．52015年5月JoumalofHunanUniversityofScienceandEngineeringMay．2015多通道数据采集卡设计陈光辉(湖南科技学院电子与信息工程学院，湖南永州425199)摘要：交通管制监控，大型超市、公共场所安防领域，现代温室农业，都需要实时数据的采集与传输，能高效准确的采集到实时数据是核心。本文介绍基于PCI总线的高速多通道数据采集卡硬件设计，包括整体设计方案的解决，以及关键模块的电路详细设计和仿真。关键词：数据采集卡；PCI9054；多通道中图分类号：TP29文献标识~i-5

2、：A文章编号：1673—2219(2015)05—0037—040引言公共安全问题It益突出，大型超市内部的实时情形和监控管理【J问题凸显，家庭轿车的普及，掌握主要路段的交通状况变得不可缺少。资源短缺、环境恶化与人13剧增的矛盾却越来越突出，如何用有限的耕地资源满足无限增长的人13需求困扰着世界各国。发展高科技现代农业L2J，实时掌控农田土壤中的营养成分，通过及时调整土壤营养满足农作物的生长需要，达到高产。交通管制监控【4’6】，大型超市、公共场所安防领域实时监控，现代温室农业中的温度、湿度的实时监控，数据采集系统是监控系统的核心部分。本数据采集卡就是用于解决如何采

3、集实时信息，跟换不同数据接受模块可以完成不同信息的采集，能有效降低设计成本。1硬件整体设计方案本数据采集卡使用PCI接口芯片与FPGA相结合的方案，系统硬件结构图如图1所示。数据采集卡只能处理数字信号，接收到的音频信号、视频信号、温度、湿度信号都是模拟信号，所以需要首先将模拟信号转换成数字信号。一次可以接收最多四通道模拟信号并完成模数转换。采集到的数据量比较大的情况下，数据来不及传输出去，就需要RAM来缓存。可以选用单独是RAM或者SDRAM来做缓存，由于本方案采用FPGA芯片，FPGA内部有一定数量的存储单元，可以直接运用这些存储单元来缓存数据，既减少开发周期，又

4、能减少开发成本。数据采集到后，要传输给数据处理芯片，本设计采用PCI总线协议，支持32位／33MHz；本地端可编程实现8、16、32位数据宽度，传输速率最高可到132M字节／秒，本地总线端时钟最高可达50MHz，支持复用(J模式)和非复用32位地址／数据(c模式)，还直接主模式，直接从模式和DMA模式。缓存到存储单元中的数据按照PCI协议传输给主机，从而完成数据的采集和传输过程。数据采集卡包括模数转换模块、数据缓存模块、数据传输模块等。2模数转换模块模数转换模块主要完成对接收到的各类模拟信号转换成数字信号，选用analog公司生产的AD7819芯片。工作电压范围是2

5、．7~5．5v，8-bit并行数据接13。在57．75~tW功耗下数据后传输速度为lkSPS。总共有四个通道，可以单独选择莫一通道，也可以任意选择多个通道。通道的选择通过AD控制器，应用FPGA编程实现。DB—AD1／DB—AD2／DB—AD3／DBAD4—为采集输入信号，FIFO_out为采集到数字信号收稿日期：2014一l2—08基金项目：湖南科技学院校级项目资助(项目编号13XKY103)。作者简介：陈光辉(1983一)，男，四川资阳人，湖南科技学院电子与信息工程学院教师，主要研究方向：集成电路设计与验证，系统设计，数字信号处理。37参考文献：[1】裴喜龙，童

6、莉．基于PCI总线的高速数据采集卡系统设计与实现[J】_北京：微计算机信息，2006：1．5．[2]王勉．高效设施农业发展现状及趋势分析[J】．经济论坛，2012，(02)：108．111．[3】部琴．农业经济发展方式转变浅析现代经济信息，2011，(10)．[4】北京欧立信经济信息咨询中心，2008-2009年中国智能交通行业市场研究分析报告，2008．[5]王海涛，黄文杰，朱永凯，田贵云，姬建岗．基于聚类分析与神经网络的车牌字符识别[J】数据采集与处理，23(2)：238．242，2008，(2)．[6】路雪超，刘桂雄，冯云庆，申柏华．一种基于车牌特征信息的车牌

7、识别方法[J]华南理工大学学报(自然科学版)，31(4)：70．73，2003，(4)．[7】景志，马琰森．基于PCI9054的数据转换模块设计[J]电子设计工程，2011，(1)．[8】韩士胜，吴华春．基于PCI总线的多通道数据采集卡的设计[J]仪表技术，2009，(5)．(责任编校：宫彦军)(上接10页)[7]EBermerandJ．Saak．AGalerkin-Newton-ADImethodforsolvinglarge—scalealgebraicRiccafiequ~ions[J]．DFGPriorityProgramme1253”Optimizat