CN207965576U - 基于fpga算法的数据采集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于FPGA算法的数据采集器，其包括主控制板，以及均与该主控制板连接的电压板、电流板、振动板、数字IO板、温度板；所述主控制板包括顺次连接的隔离模块、FPGA运算处理模块和CPU运算处理模块；电压板、电流板、振动板、数字IO板、温度板均与隔离模块连接；该主控制板还包括CPLD预处理器，与所述FPGA运算处理模块连接；该主控制板还包括均与CPU运算处理模块连接的485通信接口、232串口通信接口、多个网口、USB接口。本实用新型采用CPLD预处理，FPGA整合后，主控制板与CPU即时通讯，使得数据采集器既不是很依赖电脑又不会加重软件的运算负担。

Description

基于FPGA算法的数据采集器

技术领域

本实用新型涉及数据采集系统，尤其涉及一种基于FPGA算法的数据采集器。

背景技术

随着社会的不断进步，为了保障人们能够健康安全的使用各种资源，需要对各个资源供给设备实时的监控。对于大部分制造业企业，测量仪器的自动数据采集一直是个令人烦恼的事情，即使仪器已经具有RS232/485等接口，但仍然在使用一边测量，一边手工记录到纸张，最后再输入到PC中处理的方式，不但工作繁重，同时也无法保证数据的准确性，常常管理人员得到的数据已经是滞后了一两天的数据；而对于现场的不良产品信息及相关的产量数据，如何实现高效率、简洁、实时的数据采集更是一大难题。

目前现有技术的主控制板主要有两类：

第一类使用FPGA资源实现了底层数据采集控制和搬运工作，所以软件部分的工作变得相对简单。在系统启动后配置ADC控制器、DMA、以太网等，缺点是CPU方面过度依赖电脑，处理需在电脑上进行，因此相对不便。

第二类单片机控制信号输入输出，此方式设计相对简单，缺点是软件运算量过大，耗时耗力。且其他采集在掉电信息管理方面均无法应对。

实用新型内容

本实用新型针对传统主控制板所存在的技术问题，提供一种采用CPLD预处理，FPGA整合后，主控制板与CPU即时通讯的基于FPGA算法的数据采集器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于FPGA算法的数据采集器，包括主控制板，以及均与该主控制板连接的电压板、电流板、振动板、数字IO板、温度板；

所述主控制板包括顺次连接的隔离模块、FPGA运算处理模块和CPU运算处理模块；电压板、电流板、振动板、数字IO板、温度板均与隔离模块连接；

该主控制板还包括CPLD预处理器，与所述FPGA运算处理模块连接；

该主控制板还包括均与CPU运算处理模块连接的485通信接口、232串口通信接口、多个网口、USB接口。

接上述技术方案，该主控制板还包括SSD存储接口。

接上述技术方案，所述主控制板的各个接口均连接有静电电容器。

接上述技术方案，该数据采集器还包括电源模块，为数据采集器的各个模块提供电源。

接上述技术方案，该电源模块采用电流源将电路输入电流恒定；采集电路前端进行阻抗匹配，并连接对地电阻；该电流模块还包括正负极对接的双钽电容；该电源模块还包括AD8674同相放大器，该同向放大器的输出连接数据采集器的模拟电路部分。

接上述技术方案，所述多个网口的网口芯采用百兆速率接口，并配有千兆速率接口。

接上述技术方案，所述主控制板中还配置有容量不低于2000Wh的大电池。

使用本实用新型的有益效果：本实用新型采用CPLD预处理，FPGA整合后，主控制板与CPU即时通讯，使得数据采集器既不是很依赖电脑又不会加重软件的运算负担。

进一步地，主控制板里配置了静电电容器，全面的分布在了主控板的各个接口镀金，有效的避免了静电损伤。

进一步地，网口芯选用百兆速率接口，并配有千兆速率接口极大增强了传输效果，且满足数据传输。

进一步地，从电源方面来看，直流电源，隔离电源，模拟与数字电源充分隔离，最有效的杜绝了信号之间的干扰。

进一步地，主控板中配置了大电池，有效的应对掉电现象，且可以将掉电信息实时记录。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型实施例的基于FPGA算法的数据采集器结构示意图；

图2为本实用新型实施例的电源模块的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的主控制芯片的结构示意图。

具体实施例

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例基于FPGA算法的数据采集器，包括主控制板，以及均与该主控制板连接的电压板30、电流板31、振动板34、数字IO板32、温度板33。

所述主控制板包括顺次连接的隔离模块35、FPGA运算处理模块36和CPU运算处理模块37；电压板30、电流板31、振动板34、数字IO板32、温度板33均与隔离模块35连接。

该主控制板还包括CPLD预处理器，与所述FPGA运算处理模块36连接。

该主控制板还包括均与CPU运算处理模块37连接的485通信接口39、232串口通信接口40、多个网口41、42，USB接口43。

进一步地，该主控制板还包括SSD存储接口38。

进一步地，所述主控制板的各个接口均连接有静电电容器。如图3所示，主控制板采用芯片W5500，其引脚8、17、22等都连接有电容。

进一步地，该数据采集器还包括电源模块，为数据采集器的各个模块提供电源。

进一步地，如图2所示，该电源模块采用电流源将电路输入电流恒定；采集电路前端进行阻抗匹配，并连接对地电阻；该电流模块还包括正负极对接的双钽电容C3、C4；该电源模块还包括AD8674同相放大器，该同向放大器的输出连接数据采集器的模拟电路部分。该电源模块采用电流源LM334将电路输入电流恒定在4mA，从而达到支持IEPE的最佳效果，采集电路前端进行阻抗匹配，并有对地电阻680k，结合正负极对接10UF双钽电容C3、C4缓冲。该电源模块还包括AD8674同相放大器，该同向放大器的输出连接数据采集器的模拟电路部分。电源模块通过AD8674同相放大器进行缓冲，以达到最佳效果。

进一步地，所述多个网口的网口芯采用百兆速率接口，并配有千兆速率接口。

进一步地，所述主控制板中还配置有容量不低于2000Wh的大电池。

本实用新型有如下优点：

1.采用CPLD预处理，FPGA整合后，主控板与CPU即时通讯这样既不是很依赖电脑又不会加重软件的运算负担。

2.主控板里配置了部分静电电容器，全面的分布在了主控板的各个接口镀金有效的避免了静电损伤。

3.网口芯选用百兆速率接口，并配有千兆速率接口极大增强了传输效果，且满足数据传输。

4.从电源方面来看，直流电源，隔离电源，模拟与数字电源充分隔离，最有效的杜绝了信号之间的干扰。

5.主控板中配置了大电池，有效的应对掉电现象，且可以将掉电信息实时记录。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于FPGA算法的数据采集器，其特征在于，包括主控制板，以及均与该主控制板连接的电压板、电流板、振动板、数字IO板、温度板；

所述主控制板包括顺次连接的隔离模块、FPGA运算处理模块和CPU运算处理模块；电压板、电流板、振动板、数字IO板、温度板均与隔离模块连接；

该主控制板还包括CPLD预处理器，与所述FPGA运算处理模块连接；

该主控制板还包括均与CPU运算处理模块连接的485通信接口、232串口通信接口、多个网口、USB接口。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA算法的数据采集器，其特征在于，该主控制板还包括SSD存储接口。

3.根据权利要求1所述的基于FPGA算法的数据采集器，其特征在于，所述主控制板的各个接口均连接有静电电容器。

4.根据权利要求1所述的基于FPGA算法的数据采集器，其特征在于，该数据采集器还包括电源模块，为数据采集器的各个模块提供电源。

5.根据权利要求1所述的基于FPGA算法的数据采集器，其特征在于，该电源模块采用电流源将电路输入电流恒定；采集电路前端进行阻抗匹配，并连接对地电阻；该电流模块还包括正负极对接的双钽电容；该电源模块还包括AD8674同相放大器，该同向放大器的输出连接数据采集器的模拟电路部分。

6.根据权利要求1所述的基于FPGA算法的数据采集器，其特征在于，所述多个网口的网口芯采用百兆速率接口，并配有千兆速率接口。

7.根据权利要求1所述的基于FPGA算法的数据采集器，其特征在于，所述主控制板中还配置有容量不低于2000Wh的大电池。