基于FPGA+DSP的USB高速数据采集系统设计与实现

为了满足高速数据采集系统的实时性、高速性和结构小型化要求,设计完成了基于FPGA+DSP+USB控制器架构的嵌入式数据采集与处理系统.利用FPGA实现多通道高速数据采集,利用DSP完成对已采集数据的处理.系统采用高速USB2.0控制器完成对数据的高速传输.实验表明,该系统采样速率最高可达10 MSPS,并具有较高的实时性与稳定性.     

基于ARM和FPGA的双核电磁无损检测系统

针对飞机发动机涡轮叶片缺陷检测难度大、效率低、严重制约航空装备保障的问题,设计一套基于ARM和FPGA的双核电磁无损检测系统。该系统采用FPGA结合A/D采样芯片完成64通道数据采集,并以基于android系统的ARM实现对各功能单元的控制。FPGA控制A/D采样芯片完成传感器阵列的高速数据采集并对其进行预处理,经UART接口送给ARM后,再由ARM完成信号特征提取和缺陷检测,并实现三维实时成像。测试结果表明:该系统对微裂纹的长度检测误差0.2 mm,成像速率达10帧/s,满足工业应用需求。     

海底管道缺陷漏磁检测器数据采集系统研发

针对海底管道内可利用空间小、运行工况恶劣的实际情况,研发一款海底管道缺陷漏磁检测器数据采集系统.该系统选用ARM实现对各功能单元的控制,并以FPGA结合A/D采样芯片进行多路漏磁检测信号的并行采集;通过对各功能单元的一体化和集成设计,在确保能准确有效采集和存储缺陷漏磁信号数据的前提下,实现系统结构的整合及简化.牵拉试验和检测工程应用结果表明:该数据采集系统运行稳定,采集、处理缺陷漏磁检测数据质量高,达到设计要求,完全满足海底油气管道缺陷漏磁检测工程应用的技术要求.     

基于FPGA的旋转机械振动数据采集系统

提出一种基于FPGA(现场可编程门阵列)的旋转机械振动数据采集系统。该系统主要由A/D、键相信号、FPGA控制、电源、SDRAM、EPCS和以太网通信等模块组成。根据系统方案的要求完成了硬件和NIOSII嵌入式系统开发两部分内容。实验结果表明,基于FPGA的数据采集系统运行稳定可靠,具备多通道同步采样功能,最高可对转速为50 000 r/min旋转机械的振动数据进行计量检测。     

基于SOPC的8通道地震数据采集系统设计

针对多通道地震仪在并行数据采集和降低功耗方面所面临的问题,提出基于可编程片上系统(system on a programmable chip,SOPC)的多通道数据并行采集方案。该采集系统包括前端采集电路、以太网通信电路以及FPGA主控制系统,采集电路包括模拟开关、程控放大器、前端调理电路以及A/D、D/A转换器。基于FPGA控制系统开发符合AMBA(advanced microcontroller bus architecture)总线标准的多通道并行采集控制器IP核。通过对采集系统进行测试,证明该采集系统能够稳定可靠运行,可实现并行数据同步采集,有效降低地震仪功耗,整机功耗为2.38 W。     

基于虚拟仪器的高准确度同步采集系统

针对工业生产、医疗以及科学研究过程中多路微弱信号检测的需求,采用FPGA并行控制实现16通道的同步采集,使用大动态范围的24位模数转换芯片和低噪声模拟调理电路获得较高的信噪比,USB高速接口的设计解决大量数据实时传输的问题,基于LabVIEW的上位机软件实现多通道数据的同步采集、传输、处理和存储。高精度硬件和虚拟仪器平台的结合,能够快速搭建检测系统,并且方便对仪器进行维护、扩展和升级。     

基于ARM和FPGA数控信号发生器的设计

本设计以ARM为核心,控制FPGA实现直接数字频率合成功能.FPGA内部的地址累加器作为相位数据,以查表方式得到幅度数据,通过高速D/A转换器和高速运放得到所需输出信号波形.输出信号的幅度调节则由模拟开关控制电阻网路实现.系统采用串行键盘进行参数设置,由LCD实时显示输出波形及设置信息.FP-GA基准时钟采用51.2M...     

一种通道可扩展的堆叠式数据采集系统设计

针对武器装备测试过程中对振动、冲击、压力等多路信号的采集需求,设计一种通道可任意扩展的堆叠式微型数据采集系统。采用FPGA作为核心控制器,将系统功能划分为基础控制模块和数据采集模块,通过在基础模块上叠加数据采集模块的方法实现对采集通道数量的扩展。数据采集模块内置程控信号调理电路和采集电路,采集数据编帧后通过M-LVDS多点互联总线传输到控制模块中。系统由控制模块管理采集模块,并通过USB电缆将数据上传到计算机进行波形分析。经测试,该仪器能按需求灵活扩展通道数量,单通道采样率最高可达500kS/s,具有微型化、抗冲击等突出特点。     

基于ARM的USB便携存储模块设计

介绍基于ARM控制CH375芯片实现的USB便携存储模块的设计。首先介绍USB便携存储模块原理，之后给出ARM控制CH375的具体硬件及软件设计，最后介绍USB便携存储模块在油气田井口数据实时检测及远程传输系统中的应用。利用该设计能够实现U盘自动提取采集数据，克服人工采集数据的周期长自然环境恶劣等困难，已成功应用到油气田数据采集领域。     

基于AD7173的多通道数据采集高速存储系统

为解决测试系统中弹内空间狭小、无法同时容纳多套传统数据采集系统的问题,设计基于AD7173的多通道数据采集高速存储系统,实现对多传感器(四轴MEMS加速度计、四轴MEMS陀螺仪、三轴地磁传感器和温度传感器)的高精度采集存储。选用∑-Δ型高精度模数转换芯片AD7173实现对多路传感器信号的模数转换;在转换时实时监测数据的准确性,并通过芯片的RDY引脚作为STM32外部中断来判断是否转换完成,以此来实现高精度的数据采集,并通过流水线设计实现数据的高速存储。试验结果表明:输入角速率与敏感角速率误差控制在±0.0017°/s以内。对多个传感器的采集验证表明该数据采集高速存储系统能够实现对多通道信息的高精度采集存储,具有一定的工程应用价值。     

基于FPGA的应力应变测试系统设计

在某些应变测试系统中,既要求体积小,功耗低,还要求实现实时显示,这样系统就必须具有较高的数据传输速度和更加灵活的通道选择及采样方式,本文介绍了用FPGA硬件实现上述要求的方法.用FPGA来实现主控逻辑模块.FPGA经过一系列的逻辑和时钟运算,按照用户的设置要求将命令逻辑解串并发送到单片机及模拟电路.单片机采集到的数据保存到FPGA内部的FIFO里,当达到FIFO余度值时,计算机取走采集到的数据进行显示和存储.实验结果表明,系统工作稳定,控制方便,能得到可靠的实验数据.     

基于FT245BM的数据采集系统设计

针对某模型弹遥测系统数据的采集,提出了基于FT245BM的数据采集系统设计.该系统以FPGA为控制芯片,FT245BM为USB接口的收发控制芯片,实现了FPGA和上位机的数据通信,从而达到了数据的采集、上传和监测.     

一种通用多通道高频相控发射和采集系统

声呐系统性能检测需要一种多通道可控相位信号和多通道大容量高速数据采集系统。通过多种高速数据采集和信号发射方案的对比,选用基于图形化编程语言LabVIEW和相应的硬件设备,设计、研制了一种32通道发射和128通道高速数据采集系统,用于多数声呐系统的性能检测。发射系统利用直接数字合成技术,生成可以单独调节相位的32通道正弦信号;采集系统采用分块读取减少缓冲区数据占用的方式,实现有限数据采集,并采用减少显示图形更新次数、使用DAQmx配置记录函数等方法,实现连续数据采集。测试结果表明,系统实现在采样率为2 MHz时,128通道中每通道1 300 000点的有限数据采集,以及采样率最高为0.7 MHz的128通道的连续数据采集。利用该系统对高分辨率测深侧扫声呐的发射信号进行检测,发射信号正常,系统工作良好。     

海水近表层光谱辐射计系统及其控制软件设计

海洋光学浮标近表层光谱辐射计使用了8台PC2000-PC104型光纤光谱仪对海水4个层面8个通道进行光谱测量,本文介绍了光谱辐射计系统的组成、通信协议及PC2000-PC104型光纤光谱仪的光谱采集原理,特别是对于不正常的光谱采集结果进行了分析,提出了中断触发的4种可能情况,并对于光谱采集的异常现象作了解释,编写了完全封装的光谱仪数据采集类,解决了该问题。     

应用于雷达系统的双路高速数据采集存储系统设计

介绍了一种用于对雷达回波I/Q信号进行双路高速采集与数据存储的系统,采样速率为200MHz,分辨率为12位,存储深度为4GB.该系统采用FPGA作为主控制器,ADS62P29作为高速数据转换器,K9K8G08U0M作为大容量数据存储器,通过USB实现系统与计算机之间的通信.利用Cadence软件和VHDL语言完成了系统设计、软件仿真及关键信号的完整性仿真.测试结果表明,ADC的有效位数可达10.69,输入信号为80 MHz的正弦信号时,两路ADC信号之间的相干系数达到0.998 4,可满足雷达系统对回波信号进行高精度相位测量的要求.     

四通道高精度USB型数据采集系统设计

阐述了一种系统基于USB协议高速高精度数据采集设计,系统采用一种新型音频A/D芯片AKM5394,利用差分方式进行数据采集,由CPLD芯片及高速、高精度的AKM5394芯片、FIFO,开发高精度高速数据采集系统,并使用USB接口在主机中实现数据存储与图形显示。该系统在Windows 2000或Windows XP环境下的驱动程序及用户应用程序采用的是Visual C 语言实现的,而固件代码则是用C语言实现的。系统具有低成本、高性能的特点,能够广泛应用于精度、速度各方面性能要求比较高的测控、信号分析等多个领域。实验室环境下测量的精度达到22位以上,效果良好。     

基于FPGA高速信号采集的多角度动态光散射法纳米粒径测量

根据动态光散射装置测量纳米粒径原理,开发了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)的纳米粒径测量系统。该系统通过光电倍增管(PMT)输出光子脉冲信号,利用FPGA实现高速脉冲采集及自相关运算,采用双脉冲计数器实现高精度可控的连续计数,并实现DDR3异步存储以及USB通信交互等接口功能。自研板卡既可实现自相关函数实时采集运算,又可无丢失地保存海量原始数据信号。采用该系统对200nm聚苯乙烯颗粒进行了测量,分析了不同采样时间及延迟时间等参数对粒径测量结果的影响。实验结果表明:自研FPGA采集板卡测量重复性为1.2%,具有很好的稳定性和重复性。     

基于FPGA的多通道动态光散射自相关器的研制

为提高多角度动态光散射(MDLS)实验的测试效率与测量精度,开发了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的多通道动态光散射自相关器。该自相关器利用FPGA同时采集4个散射角度的光子脉冲信号,实现高频脉冲计数和自相关计算;设计双计数器模块保证高频无丢失计数,结合片内环形寄存区与片外DDR3芯片实现动态存储数据;提出multi-tau相关器结构设计自相关器的相关计算模块,通过USB通信模块传输自相关计算结果。该自相关器利用有限的FPGA内部硬件资源,实现了多通道自相关运算,解决了大量计数数据的存储问题,提高了MDLS实验的测试效率。利用自相关器对50～200 nm的聚苯乙烯颗粒进行MDLS实验,实验结果与样品的标称粒径表现出良好的一致性,表明该设计能有效地表征颗粒粒径信息。     

一种皮秒单光子计数光谱仪数据采集系统

针对皮秒时间相关单光子计数光谱仪中多道分析仪传输速率不高的情况,在荧光光谱测量中的多道定标技术的基础上,提出了采用 PCI 总线的数据采集卡改进方案。该方案以存储器中不同的地址作为测量中不同的道,将以 FPGA 实现的高速计数器按选定时间间隔的计数结果存入相应道中,存储器中数据经 PCI 总线读入内存并分析处理,从而取代原系统中的多道分析仪。实验结果显示,数据采集卡传输速率达到 20MB/s,比多道分析仪提高了 200 倍。