CN203351026U - 一种光纤传感信号采集及处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光纤传感信号采集及处理装置，包括DSP、FPGA采集接口模块、信号调理电路和多路A/D转换器；信号调理电路的输入侧接多路光纤，信号调理电路的输出侧经多路A/D转换器连接FPGA采集接口模块的信号输入端；DSP与FPGA采集接口模块通过EMIF总线通信连接；FPGA采集接口模块连接有作为缓存的SRAM存储器；DSP连接有FLASH存储器。所述的光纤传感信号采集及处理装置还包括与DSP相连的网络通信模块，所述的网络通信模块采用W5300芯片。该光纤传感信号采集及处理装置能使用高速数据采集的场合，功能丰富而强大。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光纤传感信号采集及处理装置，属于光纤传感领域。
背景技术
在光纤传感领域，信号处理板除了要完成传统的信号处理工作之外，还需要完成其他工作，一是需要高精度、高速率的采集到传感基元传送上来的模拟数据，二是需要使用短上升时间的数字信号和低噪声的模拟信号对传感基元进行控制，三是需要在实时处理完大量数据后通过某种方式将处理结果传递给上位机进行再处理。而为了应对不同的传感基元及其时分、空分、波分等复用方式，其A/D的采集方法和控制信号的输出方法需要灵活多变，上述问题使用传统的技术手段是无法解决的。
因此，有必要设计一种光纤传感信号采集及处理装置。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光纤传感信号采集及处理装置，该光纤传感信号采集及处理装置能使用高速数据采集的场合，功能丰富而强大。
实用新型的技术解决方案如下：
一种光纤传感信号采集及处理装置，包括DSP、FPGA采集接口模块、信号调理电路和多路A/D转换器；信号调理电路的输入侧接多路光纤，信号调理电路的输出侧经多路A/D转换器连接FPGA采集接口模块的信号输入端；DSP与FPGA采集接口模块通过EMIF总线通信连接；FPGA采集接口模块连接有作为缓存的SRAM存储器；DSP连接有FLASH存储器。
所述的光纤传感信号采集及处理装置还包括与FPGA采集接口模块相连的D/A转换器。
所述的多路A/D转换器为4路A/D转换器。
所述的DSP为四核DSP。
所述的光纤传感信号采集及处理装置还包括与DSP相连的网络通信模块，所述的网络通信模块采用W5300芯片。
有益效果：
本实用新型的光纤传感信号采集及处理装置，其中的FPGA接口模块通过内建双口RAM与DSP的EMIF接口配对实现数据交换，使用普通IO口与DSP的GPIO和INT接口配对实现指令控制，通过转接DSP的EMIF口和HPI口实现DSP的自启动。电源模块用于对信号处理板上的各个芯片供电(图中未示出)。
四路独立的A/D转换模块均可选择单端输入和差分输入两种模式，同时包括独立的信号调理电路，以保证输入信号的干净稳定。数字信号输出模块和D/A输出模块均包含独立的输出信号调理电路，以保证输出信号的低噪声。
FPGA接口模块使用2片512K*32bit的SRAM做数据缓存区，高性能数字信号处理模块中包含了一块4M*8bit的FLASH完成根DSP Core的程序加载。
网络通信模块选用集成了PHY，MAC，以及TCP/IP硬引擎的IC，无缝挂接在DSP上，使得DSP能够像操作普通的SRAM一样操作以太网通讯，大大降低了开发难度，缩短开发周期，降低代码复杂度。
本实用新型的光纤传感信号采集及处理装置，具有以下突出的特点：
1.通过前端的信号调理模块，保证集成的高精度，高速率的A/D能够采集到传感基元传送上来的模拟数据；
2.通过FPGA的控制和硬件上的输出信号滤波模块，能够保证短上升时间的数字信号和低噪声的模拟信号对传感基元进行控制；
3.通过高性能的多核数字信号处理模块对大量的数据进行信号处理；
4.通过易编程的网络通信模块，将处理的结果通过以太网协议高速发送给上位机进行再控制；
5.通过对前端A/D的不同的接入方式和FPGA的控制，光纤传感信号采集及处理装置能够满足32路及以下的传感基元的接入。
附图说明
图1为光纤传感信号采集及处理装置的原理框图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：
实施例1：
如图1，一种光纤传感信号采集及处理装置，包括DSP、FPGA采集接口模块、信号调理电路和多路A/D转换器；信号调理电路的输入侧接多路光纤，信号调理电路的输出侧经多路A/D转换器连接FPGA采集接口模块的信号输入端；DSP与FPGA采集接口模块通过EMIF总线通信连接；FPGA采集接口模块连接有作为缓存的SRAM存储器；DSP连接有FLASH存储器。
所述的光纤传感信号采集及处理装置还包括与FPGA采集接口模块相连的D/A转换器。
所述的多路A/D转换器为4路A/D转换器。
所述的DSP为四核DSP。
所述的光纤传感信号采集及处理装置还包括与DSP相连的网络通信模块，所述的网络通信模块采用W5300芯片。
本实用新型在一个标准6U CPCI板卡上集成了四路独立的A/D转换模块，一路D/A输出模块，一路数字信号输出模块【因为是直接在FPGA引出，所以没有在图中表示】，FPGA接口模块，高性能数字信号处理模块，网络通信模块，电源管理模块。板上集成的四核高性能DSP可提供8.4GFLOPS的峰值计算能力，适用于光纤传感领域32路及以下的传感基元的高速数据采集和处理。
A/D采样部分使用TI公司的ADS5562【A/D前端的信号调理部分中含有GD4527光电探测器，用于将光信号转换为电信号】，不但拥有16bit的采样精度，更是拥有高达80MIPS的采样速率。前端使用双重信号调理电路，极大的减小由干扰等引起的噪声，同时能够接受来自传感基元的单端和差分两种表现形式的信号。通过FPGA控制信号的配合，所描述器件的采样精度和采样速率最高可以满足在96K的调制频率下，8时分的工作需求。
如图所示A/D采样部分直接连接到FPGA上面。由FPGA给4片A/D采用芯片统一提供采样时钟，按照一定的节奏接收采样数据。将所接收到的数据做时序对齐，预解调等工作。其中FPGA采用Altera的Cyclone III系列的EP3C120F780I7，120万门，532个自定义IO，4个数字锁相环，高达4Mb的片内存储器。另外FPGA上还并接两片高达16Mb的SRAM用作缓存。
如图所示的FPGA部分和DSP部分通过32位EMIF总线和TIMER【TIMER是定时器，但是该DSP的TIMER具有第二功能，可以用来做普通的GPIO口使用】进行通讯，既可以采用双口RAM方式，也可以采用IO寄存器方式，还可以直接采用电平跳变的方式。其中双口RAM主要用于大规模原始数据通讯，IO方式主要用于寄存器设定和状态读取，而电平跳变可以用来做模块开关等等。
如图所示的DSP部分选用了一个高性能四核DSP，单DSP核主频达到350MHz，采用8流出的VLIW结构；片内四个DSP核可通过SDP或交叉开关通信；定点运算性能可达11.2GIPS，浮点运算性能可达8.4GFLOPS。其强大的性能保证能够实时处理FPGA部分传送上来的数据，并通过网络以TCP/IP协议发送出去。
如图所示的FLASH模块挂接在DSP模块上，容量高达32Mb，用于实现DSP的自举，DSP自举是为了让falsh里面的程序加载到RAM中运行。
如图所示的网络通信模块【W5300为硬件协议栈芯片，或者说以太网芯片】挂接在DSP上，该芯片自带PHY层和MAC层，自带TCP/IP引擎，完成合适的配置后，可以让使用者像操作SRAM一样轻易的操作网络信息，大大减轻了MCU的负担，同时也降低了开发难度，加快开发进度。
主机可以通过网络与板卡通信，系统在主控计算机的控制下完成各个模块的参数配置，决定其工作状态。电路板具有良好的抗震及散热能力，电路板加装传导冷却散热装置板。
物理指标：
尺寸：：233X160X16(mm)，标准6UcPCI板卡
重量：＜1Kg
工作温度：-40℃～80℃
功耗：17.5℃
散热：传导散热
本实用新型可以通过FPGA提供的控制信号实现板问链路互联，从而构成无限扩展的并行处理系统。
Claims (5)
1.一种光纤传感信号采集及处理装置，其特征在于，包括DSP、FPGA采集接口模块、信号调理电路和多路A/D转换器；信号调理电路的输入侧接多路光纤，信号调理电路的输出侧经多路A/D转换器连接FPGA采集接口模块的信号输入端；DSP与FPGA采集接口模块通过EMIF总线通信连接；FPGA采集接口模块连接有作为缓存的SRAM存储器；DSP连接有FLASH存储器。
2.根据权利要求1所述的光纤传感信号采集及处理装置，其特征在于，还包括与FPGA采集接口模块相连的D/A转换器。
3.根据权利要求1所述的光纤传感信号采集及处理装置，其特征在于，所述的多路A/D转换器为4路A/D转换器。
4.根据权利要求1所述的光纤传感信号采集及处理装置，其特征在于，所述的DSP为四核DSP。
5.根据权利要求1-4任一项所述的光纤传感信号采集及处理装置，其特征在于，还包括与DSP相连的网络通信模块，所述的网络通信模块采用W5300芯片。
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|---|---|---|---|
| CN 201320443780 CN203351026U (zh) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | 一种光纤传感信号采集及处理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201320443780 CN203351026U (zh) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | 一种光纤传感信号采集及处理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203351026U true CN203351026U (zh) | 2013-12-18 |
Family
ID=49750896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201320443780 Expired - Lifetime CN203351026U (zh) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | 一种光纤传感信号采集及处理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203351026U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103984586A (zh) * | 2014-06-10 | 2014-08-13 | 哈尔滨工业大学 | 嵌入式Linux系统下的EMIF与FPGA的接口驱动方法 |
| CN106248132A (zh) * | 2016-07-21 | 2016-12-21 | 中车青岛四方车辆研究所有限公司 | 带增强型数据缓存的高速多通道模拟量实时检测系统 |
-
2013
- 2013-07-24 CN CN 201320443780 patent/CN203351026U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN103984586B (zh) * | 2014-06-10 | 2017-02-08 | 哈尔滨工业大学 | 嵌入式Linux系统下的EMIF与FPGA的接口驱动方法 |
| CN106248132A (zh) * | 2016-07-21 | 2016-12-21 | 中车青岛四方车辆研究所有限公司 | 带增强型数据缓存的高速多通道模拟量实时检测系统 |
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