CN107132790A - 一种基于fpga的多路同步数据采集模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于FPGA的多路同步数据采集模块，属于数据采集技术领域，FPGA控制多个ADC同时采集信号，将得到的数据按顺序依次缓存到SRAM中，再通过串口传给DSP进行处理，包括数据采集模块、FPGA时钟管理模块、双开RAM模块、串行接口模块和AD转换电路模块；数据采集模块通过设定不同参数适应不同模拟信号，把传感器的模拟信号转换为有效编码的数字信号；AD转换电路模块将程序烧到FPGA，通过JTAG模式调试程序，以及AS模式将程序烧到配置芯片。本发明对多路信号进行同步采集，有效减少了外围电路，降低了整体功耗，并在多路信号同时采集时达到了较高的精度。
Description
技术领域
本发明涉及数据采集技术领域，具体地说是一种基于FPGA的多路同步数据采集模块。
背景技术
陀螺仪是惯性导航系统中不可缺少的核心测量器件。数据采集系统对陀螺仪传感器输出模拟信号采集的精度和速度，直接影响到惯性导航系统的性能。现代高精度的惯性导航系统对所采用的陀螺仪提出了很高的测量要求，相应地对陀螺仪的数据采集系统精度也更高。
以单片机为核心数字采集系统，具有编程简单、选型多样、控制灵活等特点，可以满足一般的采集速度和精度。但是当同时采集多路模拟信号时，以单片机为核心的采集系统则实现困难，通常需要多个单片机联机同时采集，或者外加芯片控制多路信号。但这样无疑会增加大量外围电路，也就使系统更复杂，影响整个系统的可靠性，增加系统功耗，造成资源浪费，因此需要新型的处理器来作为整个系统核心。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种基于FPGA的多路同步数据采集模块，对多路信号进行同步采集，有效减少了外围电路，降低了整体功耗，并在多路信号同时采集时达到了较高的精度。
一种基于FPGA的多路同步数据采集模块，其实现过程为：
FPGA控制多个ADC同时采集信号，将得到的数据按顺序依次缓存到SRAM中，再通过串口传给DSP进行处理，包括数据采集模块、FPGA时钟管理模块、双开RAM模块、串行接口模块和AD转换电路模块；
数据采集模块通过设定不同参数适应不同模拟信号，把传感器的模拟信号转换为有效编码的数字信号；AD转换电路模块将程序烧到FPGA，通过JTAG模式调试程序，以及AS模式将程序烧到配置芯片。
优选的，该模块采用12MHz晶振，通过时钟管理模块控制整个模块时序。
优选的，数据采集模块中采样芯片为ADS1210芯片。
ADS1210采样芯片作用是把传感器的模拟信号转换为有效编码的数字信号。FPGA作为模块核心，控制多个ADS1210对多路信号同时进行采集，把ADS1210采集到的数据缓存到SRAM中，再通过串口向外传输数据，串口的传输波特率为115200bps。FPGA内部分为ADS1210控制模块，双口RAM模块，时钟管理模块，串口接口模块，以及配置电路。FPGA采用12MHz晶振，通过时钟管理模块控制整个模块时序。A/D采用控制模块控制三路ADS1210同时进行采样，将得到的数据存储到双口RAM中，通过串口给外部处理。配置电路用来将程序烧到FPGA，通过JTAG模式调试程序，以及AS模式将程序烧到配置芯片。FPGA作为数据同步采集模块的核心，控制ADS1210进行数据采集。
在模块上电后，ADS1210控制模块可以同时控制三路ADS1210进行并行操作，通过串口同时将三路ADS1210进行初始化，初始化完成后，对三路ADS1210同时进行读写，将得到的采样数据进行有效编码，再通过ADS1210引脚SDOUT将数据发送给FPGA，FPGA的存储模块将三路数据依次分配地址存储到RAM中，最后通过FPGA串口发送出去。
本发明的一种基于FPGA的多路同步数据采集模块，具有以下优点：
FPGA具有高集成度，有上百个I/O端口，通过控制各个端口的时序就可以实现多个ADC对模拟信号同时进行采集。此外，FPGA具有硬件可编程性，编程简单，支持时钟频率高，在不改变硬件的前提下，只改变程序就可以实现功能的改变。FPGA在系统设计过程中，使电路最优化，用最少的逻辑单元实现功能，并且易于系统升级。FPGA可以以很高的速度通过串口传输采集数据，将数据存储在RAM中，通过串口输出给DSP进行处理。在处理多路信号同步采集时，FPGA可通过编程将数据依次存储到RAM中，处理速度无疑比单片机快许多。
本发明具有高集成度、可编程性、低成本以及丰富的I/O端口资源等优点，减少了外围电路，降低系统功耗，同时也便于后期升级，满足设计要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种基于FPGA的多路同步数据采集模块，FPGA控制多个ADC同时采集信号，将得到的数据按顺序依次缓存到SRAM中，再通过串口传给DSP进行处理，包括数据采集模块、FPGA时钟管理模块、双开RAM模块、串行接口模块和AD转换电路模块；该模块采用12MHz晶振，通过时钟管理模块控制整个模块时序。数据采集模块中采样芯片为ADS1210芯片。
数据采集模块通过设定不同参数适应不同模拟信号，把传感器的模拟信号转换为有效编码的数字信号；AD转换电路模块将程序烧到FPGA，通过JTAG模式调试程序，以及AS模式将程序烧到配置芯片。
ADS1210采样芯片作用是把传感器的模拟信号转换为有效编码的数字信号。FPGA作为模块核心，控制多个ADS1210对多路信号同时进行采集，把ADS1210采集到的数据缓存到SRAM中，再通过串口向外传输数据，串口的传输波特率为115200bps。FPGA内部分为ADS1210控制模块，双口RAM模块，时钟管理模块，串口接口模块，以及配置电路。FPGA采用12MHz晶振，通过时钟管理模块控制整个模块时序。A/D采用控制模块控制三路ADS1210同时进行采样，将得到的数据存储到双口RAM中，通过串口给外部处理。配置电路用来将程序烧到FPGA，通过JTAG模式调试程序，以及AS模式将程序烧到配置芯片。FPGA作为数据同步采集模块的核心，控制ADS1210进行数据采集。
在模块上电后，ADS1210控制模块可以同时控制三路ADS1210进行并行操作，通过串口同时将三路ADS1210进行初始化，初始化完成后，对三路ADS1210同时进行读写，将得到的采样数据进行有效编码，再通过ADS1210引脚SDOUT将数据发送给FPGA，FPGA的存储模块将三路数据依次分配地址存储到RAM中，最后通过FPGA串口发送出去。
该模块高集成度、可编程性、低成本以及丰富的I/O端口资源等优点，减少了外围电路，降低系统功耗，同时也便于后期升级。另外，数据采集模块可以通过设定不同参数适应不同模拟信号，理论上可以实现8路信号同时采集，具有较高可移植性。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的一种基于FPGA的多路同步数据采集模块的权利要求书的且任何所述技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (3)
1.一种基于FPGA的多路同步数据采集模块，其特征在于FPGA控制多个ADC同时采集信号，将得到的数据按顺序依次缓存到SRAM中，再通过串口传给DSP进行处理，包括数据采集模块、FPGA时钟管理模块、双开RAM模块、串行接口模块和AD转换电路模块；
数据采集模块通过设定不同参数适应不同模拟信号，把传感器的模拟信号转换为有效编码的数字信号；AD转换电路模块将程序烧到FPGA，通过JTAG模式调试程序，以及AS模式将程序烧到配置芯片。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的多路同步数据采集模块，其特征在于该模块采用12MHz晶振，通过时钟管理模块控制整个模块时序。
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的多路同步数据采集模块，其特征在于数据采集模块中采样芯片为ADS1210芯片。
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