FMC模塊化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著高集成化電路和 FPGA應(yīng)用的快速發(fā)展,測(cè)試系統(tǒng)模塊化架構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。FMC(FPGA Mezzanine Card)是一種專門針對(duì)FPGA所定義的互聯(lián)接口,在模塊化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中得到廣泛應(yīng)用。一方面,FMC模塊之間的復(fù)用性和重構(gòu)性為實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ);另一方面,FMC接口的高速多針特性有助于提升系統(tǒng)的采樣率及帶寬等性能指標(biāo)。因此,基于FMC模塊化構(gòu)架的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)逐漸成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)

2、。
　　論文基于FMC互聯(lián)技術(shù),設(shè)計(jì)了四種型號(hào)的FMC采集模塊,分別為FMC3028(雙通道3 GSPS/8 bits)、FMC1548(雙通道1.5 GSPS/8 bits)、FMC4214(雙通道400 MSPS/14 bits)和FMC5212(雙通道500 MSPS/12 bits);同時(shí),還設(shè)計(jì)了一種能兼容這四種采集模塊的數(shù)據(jù)處理載板。模塊與載板之間在物理互聯(lián)的基礎(chǔ)上,由載板 FPGA中的接口邏輯進(jìn)行控制而完成通信;其不

3、同的組合方式可以實(shí)現(xiàn)功能特性各異的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),適用于各種高速、高精度采集場(chǎng)合,具有高帶寬、大動(dòng)態(tài)范圍等優(yōu)勢(shì)。
　　FMC采集模塊的兼容性接口邏輯設(shè)計(jì)劃分為三種通用功能電路:型號(hào)識(shí)別及加密電路,采樣時(shí)鐘生成電路以及溫度電壓監(jiān)控電路。其中,型號(hào)識(shí)別及加密電路采的主要功能是識(shí)別FMC采集模塊的型號(hào)和保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的知識(shí)產(chǎn)權(quán);采樣時(shí)鐘生成電路的主要功能是通過(guò) SPI總線配置采樣時(shí)鐘參數(shù),產(chǎn)生相應(yīng)的時(shí)鐘供給ADC完成模數(shù)轉(zhuǎn)換;溫度電壓監(jiān)控電

4、路的主要功能是對(duì)模塊子板卡的溫度、電壓進(jìn)行采集,并且把數(shù)據(jù)及時(shí)傳給上位機(jī)顯示和分析。在載板的數(shù)據(jù)流控方面,首先采用 ChipSync技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)并行高速數(shù)據(jù)流的接收和處理;然后調(diào)用 FPGA的DDR3 SDRAM存儲(chǔ)控制IP核,完成大數(shù)據(jù)觸發(fā)存儲(chǔ);最后,通過(guò)CPCI標(biāo)準(zhǔn)總線實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的命令通信,并完成高速大容量的數(shù)據(jù)流上傳與顯示。
　　最后通過(guò)對(duì)型號(hào)識(shí)別及加密、采樣時(shí)鐘生成、溫度電壓監(jiān)控、數(shù)據(jù)流接收以及觸發(fā)存儲(chǔ)電路的測(cè)試,驗(yàn)證了各