| [页数]:49 [字数]:16677 [目录] 前 言 第1章 数据采集系统与数据采集卡 第2章 基于FPGA的数据采集卡设计的相关技术 第3章 基于FPGA的数据采集卡的设计 第4章 数据采集卡的实验 结 论 [摘要] 在军用和民用工业自动化领域的数据测控系统的设计中，基于ISA总线的数据测控卡，数据传输速率低等逐渐成为制约发展的瓶颈并凸现出来，随着嵌入式系统的快速发展将逐步被淘汰。计算机技术与微电子技术的迅速发展，特别是可编程片上系统SOPC的出现，为数据采集卡的实现提供了新的途径。本文在研究分析国内外数据采集卡发展现状的基础上，提出了基于SOPC的数据采集卡的实现方案。 SOPC是PLD (Programmable Logic Device，即可编程逻辑器件)和ASIC ( Application Specific Integrated Circuits，即专用集成电路)技术融合的结果，它集成了硬核尤其是软核CPU、DSP、存储器、外围1/O及可编程逻辑等器件，在应用的灵活性和价格上都有极大的优势。结合 SOPC系统的强大功能，利用SOPC系统的可裁剪性、可移植性、强大而丰富的IP功能库、良好的模块化设计等，可以实现结构更开放和性能更高的控制器。 论文首先在阐述本课题设计的数据采集卡所涉及到的一些相关技术的基础上，提出一种基于SOPC的数据采集卡的设计思想。详细地介绍了本采集卡的具体实现过程及主要技术指标，最后在QuartusⅡ5.0软件中实现和测试，并生成IP核。此IP核，满足Avalon总线的基本要求，可以被任意的SOPC系统调用。 [正文] 前 言 一、课题的研究背景及意义 随着现代微电子技术的快速发展， FPGA技术微电子技术的一个发展方向。利用FPGA强大的逻辑运算功能来实现数据采集卡存在的问题，基于FPGA的数据采集卡是32位数据宽度工作频率达33MHz。同时，本采集卡的数据传输符合Avalon总线，打破了传统嵌入式系统数据传输速率的瓶颈问题，使得片上可编程系统的性能得到充分的发挥。另外，Avalon总线是片内总线的独特优势，开发出的数据采集卡，可以大幅度提高其时实性、准确性等。在国防建设、工业生产中产生较大的社会效益和经济效益，应用前景十分广阔。因此，研究基于FPGA的数据采集卡是十分必要的。 二、本领域的研究现状 在国内工业生产当中，目前工业控制计算机使用的测控系统大多仍是基于ISA总线的，但基于ISA总线的低速、低分辨率数据测控系统无论是在国内还是国外技术都已经相当成熟，且ISA总线毕竟是低端总线，不能满足高速测控系统方面的应用。从国内外整体看，利用FPGA开发ASIC电路己成为一种必然趋势。电子系统的变革是从八十年代的，中期开始的，1984年XILINX公司发明了现场可编程门阵列 (FPGA)，随后出现了复杂可编程逻辑器件 (CPLD)。这些器件由于具有用户可编程的特性，使得电子系统的没计工程师利用与器件相应的CAD软件，在办公室或实验室就可以设计自己ASIC器件，实现用户规定的各种专门用途，因此构成了可编程专用集成电路 (ASIC)的一类器件。采用可编程 ASIC，对于半导体制造厂家可按照一定的规格以通用器件大量的生产。 目前，已有国外的芯片生产厂商或IP提供商设计出PCI核。这些PCI核以软件的形式提供，用户需下载到CPLD或FPGA 中。设计者将PCI核与用户逻辑综合到一起，可设计出性能价格比最好的单芯片PCI总线接口电路板卡。因此这种方法的特点是功能强、速度高、可靠性好、占用板卡面积最少、硬件成本最低。 ...... [参考文献] [1]王彦，基于FPGA的工程设计与应用[M] .西安电子科技大学出版社,2007 :40-73 [2]王彦，黄智伟.FPGA系统设计与实践[M].北京：电子工业出版社，2005:20-95 [3]邵舒渊，卢选民.SOPC系统设计入门教程[M].西北工业大学出版社.2004:45-98 [4]褚振勇，翁木云.FPGA 设计及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2003 :20-43 [5]任晓东，文博.CPLD/FPGA高级应用开发指南[M].北京：电子工业出版社，2003:30-91 [6]郑亚民, 董晓舟.可编程逻辑器件开发软件QuartusⅡ[M]. 北京：国防工业出版社，2006:50-86 [7] 吴继华，王诚.川比.FPGA/CPLD设计[M].邮电出版社，2005 [8]徐江.高速高精度数据采集技术研究[J].成都：电子科技大学，2003:23-34 [9]朱明程.可编程逻辑系统的VHDL设计技术[M].南京：东南大学出版社，2003. [10]边计年.用VHDL设计电子线路[M].北京：清华大学出版社.2000 ...... [原文截取] 基于FPGA的数据采集卡的设计 摘 要 在军用和民用工业自动化领域的数据测控系统的设计中，基于ISA总线的数据测控卡，数据传输速率低等逐渐成为制约发展的瓶颈并凸现出来，随着嵌入式系统的快速发展将逐步被淘汰。计算机技术与微电子技术的迅速发展，特别是可编程片上系统SOPC的出现，为数据采集卡的实现提供了新的途径。本文在研究分析国内外数据采集卡发展现状的基础上，提出了基于SOPC的数据采集卡的实现方案。 SOPC是PLD (Programmable Logic Device，即可编程逻辑器件)和ASIC ( Application Specific Integrated Circuits，即专用集成电路)技术融合的结果，它集成了硬核尤其是软核CPU、DSP、存储器、外围1/O及可编程逻辑等器件，在应用的灵活性和价格上都有极大的优势。结合 SOPC系统的强大功能，利用SOPC系统的可裁剪性、可移植性、强大而丰富的IP功能库、良好的模块化设计等，可以实现结构更开放和性能更高的控制器。 论文首先在阐述本课题设计的数据采集卡所涉及到的一些相关技术的基础上，提出一种基于SOPC的数据采集卡的设计思想。..... |
基于FPGA的数据采集卡的设计
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