具备HART主站功能的模拟量采集模块设计

设计基于CPU+FPGA架构的具备快速HART主站功能的多通道模拟量采集模块;采集模块的CPU与FPGA通过PCIe总线通信;FPGA通过隔离的SPI总线控制8路模拟量采集通道,并与两路协议转换芯片通信;单个协议转换芯片实现一路SPI与四路UART的转换,与四路HART MODEM通过UART接口通信;HART信号通道与模拟量采集通道一一对应,HART信号通过耦合模块与模拟量信号在滤波模块和保护电路之间叠加;模拟量输入信号,经过通道保护电路和滤波模块后到达模拟量转换模块,进行模数转换;通过使用FPGA和协议转换芯片,实现了8个模拟量采集通道的并行采集处理,实现了HART通道串行通信的并行工作;在CPU中运行两个独立线程,各自负责一片协议转换芯片下的四路HART通信,四路HART通信以循环发送和循环接收的方式工作;并行工作的方式提高了模拟量采集的速率,减少了HART通信的等待时间,提高了HART通信的效率;模块通道之间相互隔离,降低了通道间故障相互影响的概率,提高了模块的可靠性;模块支持4~20mA电流信号和±5V、±10V电压信号采集,采集精度0.1%,电流采样电阻250欧姆,通道间隔离电压可达1000VDC。     

一种基于FPGA的多通道数据采集系统的性能分析方法

以多路复用选择器作为模拟信号的输入端口,从而实现多路模拟信号的采集,再通过一定的信号滤波处理来确保最有效的模拟信号进入模数转换器中,经过转换,输出的数字量可暂存在FPGA的缓存区中,整个过程都是由FPGA来控制。最后,采用DAC-ADC间联调,比较结果,可以清楚地看到ADC的最终结果在14位。     

基于FPGA的多操作位逻辑运算控制器的设计

提出了应用FPGA设计可执行多操作位逻辑运算控制器的思路,该控制器接收到逻辑运算命令与多操作位后,在内部时序脉冲作用下,可以自主完成PLC逻辑运算指令的功能,运算结果传输到系统数据总线.设计多操作位逻辑运算的PLC指令,论述了该控制器的电路构成和基本原理,分析指令在内部时序脉冲作用的执行过程并给出了流程图,应用Verilog HDL语言实现相关硬件的构建和连接,应用梯形图程序进行仿真测试.测试表明:该控制器可以自主完成每条指令的运算,实现了逻辑运算指令的执行与系统其他功能模块的并行处理,提高了PLC执行指令序列的速度.     

高精度多通道可程控电荷信源的设计

本文提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和高精度D/A转换器AD7945构成的高精度多通道信号源的原理方案和实现方法。通过FPGA的逻辑功能配置,使所有信号通道的波形数据存储器共享,硬件设计电路简单。并详细介绍了AD7945在多路数字模拟信号转换应用中的设计方法。     

一种基于FPGA模拟微硬盘读写通道伺服信号系统的设计

模拟微硬盘读写通道伺服信号对微硬盘通道的设计以及测试都起着重要的作用,文章提出了一种基于高集成化直接数字频率合成技术的程控信号发生器实现模拟微硬盘读写通道伺服信号的设计方案,方案采用超大规模FPGA(field-programmable logic)集成高速PDSP(programmable digital signal processor)和直接数字频率合成技术(DDFS)设计,经试验证明,与传统使用分离器件和集成电路设计方案相比,通过该设计方案产生信号的质量高,波形光滑,不用再另接滤波电路且能输出2－100次谐波,电路设计有集成化、低功耗,简单化、易现场修改、便于程控等优点.     

可编程增益多通道数据采集系统研究

本文提出了一种利用现场可编程门阵列（FPGA）、仪表运算放大器AD623和高精度AD转换器实现多通道数据数据采集系统的原理.通过对FPGA进行编程配置,可以对不同通道输入的伏值不同的电压信号分别设置增益,使每一个通道输出的信号正好在AD采集所需要的信号范围内,满足了采集要求.实验结果表明该设计结构简单、体积小、适用性强、性能优良、可控性好、能够满足大部分试验和科研过程的需求,具有很广泛的适用性.     

基于S3C44B0X的模/数转换器程序的设计与分析

文章通过介绍S3C44B0X内部的8路模拟信号输入的10位模/数转换器(ADC)的功能和工作原理,进而研究如何利用嵌入式系统研制A/D数模转换器,实现数字信号与模拟信号的转换接口电路。根据逐次逼近型ADC的工作原理来分析ADC转换数值子程序。     

基于FPGA的数字超声内窥镜接收系统设计

根据数字超声成像的要求和超声信号的特点,设计了由高速采样电路和FPGA正交解调电路组成的数字超声内窥镜接收系统。采样电路由AD8138和AD9235实现,对放大后的超声回波信号直接进行模数转换;FPGA利用内部RAM、乘法器、IP核和宏模块构建数字正交解调电路,提取超声回波信号的幅度;获取的幅度信息经USB2.0接口电路送入计算机显示。对玻璃杯进行的静止扫描成像实验,验证了接收系统的小信号检测能力,可以检测到信噪比约为4dB的回波信号;对玻璃杯进行的旋转扫描成像实验,表明接收系统可用于数字超声内窥镜成像。     

TIADC高速数据捕获和时间失配补偿的FPGA实现

时间交错并行采样模拟数字转换器(TIADC)模拟前端特有的多通道分时交替采样结构不可避免地引入了通道失配问题,并且给其后端多通道高速数据的捕获、缓存和处理带来了很大的设计挑战.本文针对上述技术难题,利用FPGA和SoPC技术特点,着重开展模块化TIADC通用数字后端系统设计技术研究.分别实现了对TIADC系统模拟前端多...     

双缓存超声TOFD数据采集系统设计

针对数字式超声TOFD(超声衍射时差)无损检测系统对数据采集的高速、高精度要求,设计了一种基于FPGA和USB2.0的双缓存超声TOFD数据采集系统。该系统采用10-bit精度高速模数转换芯片AD9211,最高采样频率达120MH_z。使用LabVIEW编写上位机软件,实现波形的显示和存储,以及对采样频率、采样深度等的控制。本系统的双缓存设计不仅实现了高速数据的缓存,并且实现了上位机数据读取和A/D转换的同步,实验结果表明该系统能够满足数字式超声TOFD数据采集的需求。     

基于级式语言的纵横进给加工控制系统

将PLC级式编程技术运用于液压纵横油缸进给加工系统，使控制软件与工序动作有较好的对应关系，编程和调试效率高。与梯形图相比，软件语句少，扫描时间短，实时性较强。     

基于FPGA的VXI总线多功能模块设计

VXI总线多功能模块是某导弹自动驾驶仪VXI测试系统的关键模块,需要完成被测信号采集、特殊测试激励信号产生、频率测量和数字IO功能;文章首先简要介绍了模块的设计要求和总体设计;然后阐述了模块的各功能电路实现;接着重点论述了模块设计中采用扫描地址图谱实现多通道和量程动态切换、采用块传输实现VXI接口高速数据传输和采用RAM分时复用存储实现长时间连续数据采集等关键技术;应用这些技术研制的模块已应用于实际测试系统中,其性能良好,工作稳定;接口测试结果表明,模块的VXI接口设计极大地提高了数据传输速度。     

高速低能X射线工业CT数据采集与传输

为满足低能X射线工业计算机断层(CT)扫描成像系统在快速扫描及大批量数据传输方面的应用需求,设计一种低能X射线工业CT高速数据采集与传输系统。系统选用DT公司X-CARD 0.2-256G为探测器,将高速时分复用电路与数据缓存乒乓操作相结合,以适应高速模数转换的需要;采用以现场可编程门阵列(FPGA)为主控芯片的千兆以太网设计,以满足多通道数据的高速传输要求。实验结果表明,系统数据采集速度达到1MHz,以太网传输速度达到926Mb/s,动态范围大于5000。该系统可有效缩短低能X射线探测扫描时间,可满足更多通道的数据传输要求。     

一种基于FPGA高集成化的直接数字频率合成系统的设计

文章提出了一种基于高集成化的直接数字频率合成技术构成的程控信号发生器的设计方案，用于模拟微硬盘读写通道的伺服信号，方案采用超大规模FPGA（field-programmable logic）集成PDSP（programmable digital signal processor）设计和直接数字频率合成技术，试验结果证明，与传统使用分离器件设计方案相比，该方案能产生较高质量信号。电路设计有集成化、低功耗，简单化、易现场修改、便于程控等优点。     

基于多叉树的梯形图向指令表转换算法

针对目前可编程逻辑控制器(PLC)编辑软件中梯形图向指令表转化算法的缺陷,通过对梯形图语言的分析与研究,并考虑到梯形图和指令表在实际应用时的优劣点,提出了一种借助多叉树来实现PLC梯形图向指令表转换的算法;该算法采取从左至右,从上至下的扫描原则将梯形图构建成多叉树,借助多叉树来反应图符间的逻辑关系,然后通过后序遍历多叉树来得到指令表程序;此算法在处理多重串并联结构梯形图时具有更高的效率,同时适用于堆栈指令,使得该算法具有更好的通用性。     

一种比例电磁铁控制电路的设计

采用AT89S51单片机设计了一种比例电磁铁控制电路。该电路首先由AD转换电路将采集到的模拟量信号转换为数字量后输入AT89S51进行处理,AT89S51输出的PWM信号经功率转换电路处理后作用于比例电磁铁,从而控制比例电磁铁动作。调试运行结果验证了该电路的有效性。     

顺序控制设计法在组合机床中的应用

顺序控制设计法是PLC梯形图的一种先进规范的方法,将其应用于组合机床控制系统中,使控制软件与工序动作有较好的对应关系,编制和调试效率高。与经验设计法相比,软件语句少,扫描时间短,实时性较强。     

20GSa/s高速采集模块设计与实现

现代电子信号测试带宽已超过吉赫兹,对采样率达几十吉赫兹的高速数据采集与存储提出更高的要求,而现有的模拟数字转换(ADC)芯片只有几个吉赫兹的采集速率,不能直接满足对于超高采样速率的需求;文中提出了基于多片ADC并行交叉采样的20GSa/s高速采集与存储的设计方案,重点介绍了20GSa/s高速交叉采样的实现方式及误差来源和误差校准、交叉采样需要高速时钟的相位校准设计及具体校准方式、不同时钟域下160Gbps高速采集数据存储等核心技术,利用现有的高速ADC,最终实现了高达20GSa/s的数据采集与实时存储。     

基于AOV图及因果图的梯形图与语句表互换算法

结合AOV图与因果图提出了一种新的梯形图与语句表双向转换算法。一方面,将梯形图转化为AOV图,并利用AOV图建立因果图,然后遍历因果图的节点生成PLC所能识别的语句表;另一方面,将语句表转化为因果图,基于因果图生成梯形图。经过实际编程证明,该算法简洁,实用性及通用性好,并成功应用于某国产化PLC开发中。     

基于DSP和FPGA的被动声探测实时采集系统设计

为了给被动声探测技术研究提供实验验证平台,设计了一种可以进行实时数据采集和处理的系统方案.整个系统以数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)为基本架构,由FPGA控制模数转换器(ADC)采集数据,通过USB 2.0电路将数据传送给个人计算机(PC),用于初期的离线验证;FPGA将采集到的数据通过外部存储器接口(EMIF)传递给DSP,用于实时处理.实验证明:系统实现了被动声探测中的实时数据采集、离线数据存储.数据采集与数据处理分别由不同处理器执行,提高了系统的响应速度与处理性能,能够满足探测系统的实时性要求.