CN211149447U

CN211149447U - 一种多通道数据处理fpga应用模块

Info

Publication number: CN211149447U
Application number: CN201922246270.1U
Authority: CN
Inventors: 孙舟; 陶思宇; 王国辉; 蔡佳欣; 王江涛; 郭奇; 石建华
Original assignee: Xi'an Ziguo Micro Technology Co ltd
Current assignee: Xi'an Ziguo Micro Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-07-31
Anticipated expiration: 2029-12-16

Abstract

本实用新型涉及一种多通道数据处理FPGA应用模块，包括FPGA及MCU控制器，FPGA包括数据处理模块、ADC数据采集模块、时钟模块、复位、JTAG及FSMC接口，数据处理模块输入端连接ADC数据采集模块，ADC数据采集模块用于实现数据采集，输出端通过FSMC接口连接MCU控制器进行数据及控制通信；FSMC接口采集数据上传到MCU控制器、SPI及UART接口用于接收MCU控制器的控制命令；MCU控制器包括上电初始化模块、上电自检模块、外部触发检测模块、数据采集模块、计算模块、控制模块、计时模块、故障检测模块。本实用新型的优点是，快速便捷的为地勤人员提供了对冷却控制装置的实时监控、数据读取并且不受地域及冷却设备资源限制，自动控制冷却时间，提高了飞机机轮冷却的效率及智能化要求。

Description

一种多通道数据处理FPGA应用模块

技术领域

本实用新型属于航空领域飞机地面检修维护领域，具体涉及一种多通道数据处理FPGA应用模块。

背景技术

目前，为了保证飞机的出勤周期，以及在飞机中止起飞以及连续带刹车滑跑时间较长，防止机轮装置的刹车片温度过高或者机轮上热熔塞出现熔化现象，常采用水冷或风冷地面装置对进入高温下的刹车机轮进行强制性冷却达到快速降温的目的，此种方式需要在各种地形及气候条件下在机场配置地面冷却装置(车)，不利于在各种条件下对刹车机轮温度达到快速降温的目的。此外，对于冷却控制装置对于多个机轮的数据采集、缓存、预处理提出了更高更复杂的要求，同时多接口设计要求无法满足地面维护的方便性、实用性的要求。正常刹车后再次出勤的时间不得少于30Min，地勤人员以往无法快速的了解冷却装置的工作状态，增加了地勤人员的设备维护的难度。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决上述问题，提供一种低成本、便捷的多通道数据采集、缓存、预处理多接口FPGA应用模块。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种多通道数据处理FPGA应用模块，包括FPGA及MCU控制器，所述FPGA包括数据处理模块、若干ADC数据采集模块、时钟模块、复位、JTAG接口及FSMC接口，所述数据处理模块的输入端连接ADC数据采集模块，所述ADC数据采集模块用于实现数据采集，所述数据处理模块输出端通过FSMC接口连接MCU控制器进行数据及控制通信；所述FSMC接口采集数据上传到MCU控制器、SPI及UART接口用于接收MCU控制器的控制命令；

所述MCU控制器包括上电初始化模块、上电自检模块、外部触发检测模块、数据采集模块、计算模块、控制模块、计时模块、故障检测模块。

本实用新型所采用的技术方案是采用具有250万门，BRAM 72x18K，48个DSP，可以IO 448个，最高工作频率400MHz的FPGA，经过仿真后达到多数据采集、预存储要求。

FPGA作为控制电路的接口扩展主要实现ADC数字接口数据采集，与MCU进行数据及控制通信，外部接口扩展等功能。

外扩的FSMC接口实现采集数据上传到MCU，SPI和UART接口用于接收MCU控制命令。

对外引出16路IO接口，8路与MCU IO接口连接用于内部接口扩展，8路连接到1x8、2.54间距插针上，实现对外接口扩展。

内部数据流逻辑实现数据内部转发存储功能。控制部分同时实现数据采集转换功能。控制器主要由上电初始化模块、上电自检模块、外部触发检测模块、数据采集模块、计算模块、控制模块、计时模块、故障检测模块等组成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

采用现有技术中所使用的多通道数据处理技术，快速便捷的为地勤人员提供了对冷却控制装置的实时监控、数据读取并且不受地域及冷却设备资源限制，自动控制冷却时间，提高了飞机机轮冷却的效率及智能化要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的FPGA数据处理模块框图；

图2为本实用新型的ADC数据处理模块框图；

图3为本实用新型的FPGA数据处理流程图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，但所举实施例只作为对本实用新型的说明，不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，FPGA主要实现30路ADC数据采集控制及数据传输，ADC采集电路将模拟信号转化为数字信号后发送给FPGA，FPGA将采集到的数据缓存后转发给MCU，并由MCU做进一步处理。

本实用新型ADC数据采集采用5片6通道ADC芯片实现交流电压和电流的采集功能，其中每个芯片的3个通道用于采集一个继电器对应的三相电压信号，另外3个通道采样对应的电流信号。

如图2所示，数据处理模块主要完成30路数据缓存、预处理和寄存器控制。ADC数据采集的多路数据并行写入30个缓存，并依次从30个缓冲中读出一组数据进行预处理，预处理主要实现滤波功能，消除本组数据中杂波信号；当接收到MCU读取指令时，将滤波后的数据写入数据寄存器，同时通过GPIO中断方式通知MCU读取。

系统加电自检主要用于检测硬件模块功能正常；外部触发检测用于打开继电器模块，为后级模块供电；数据采样用于实时读取后级电路的电压电流信号；控制模块通过采集到的数据，进行功能控制和故障判断；计时模块用于检测风机工作时间。

如图3所示，FPGA上电加载后先执行全局复位操作，确保所有寄存器恢复初始值；复位完成后开始采集30路ADC数据并依次进行缓存和滤波操作；当接收到MCU读取指令时，将滤波后的数据写入数据寄存器，并以GPIO中断方式通知MCU读取，完成一次数据采集操作。

FPGA正常工作后持续采集ADC数据，并进行缓存和滤波，一旦接收到读取数据指令能及时将当前数据写入寄存器供MCU读取，此设计节省数据采集和预处理时间，提升系统反应速递。

本实用新型能够快速便捷的为地勤人员提供了对冷却控制装置的实时监控、数据读取并且不受地域及冷却设备资源限制，自动控制冷却时间，提高了飞机机轮冷却的效率及智能化要求。

本实用新型中未做详细描述的内容均为现有技术。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种多通道数据处理FPGA应用模块，其特征在于，包括FPGA及MCU控制器，所述FPGA包括数据处理模块、若干ADC数据采集模块、时钟模块、复位、JTAG接口及FSMC接口，所述数据处理模块的输入端连接ADC数据采集模块，所述ADC数据采集模块用于实现数据采集，所述数据处理模块输出端通过FSMC接口连接MCU控制器进行数据及控制指令通信；所述FSMC接口采集数据上传到MCU控制器、SPI及UART接口，用于接收MCU控制器的控制命令；

所述MCU控制器包括上电初始化模块、上电自检模块、外部触发检测模块、数据采集模块、计算模块、控制模块、计时模块、故障检测模块；

还包括16路IO接口，其中8路与MCU控制器的IO接口连接用于内部接口扩展，8路连接到插针上，实现对外接口扩展。

2.根据权利要求1所述的一种多通道数据处理FPGA应用模块，其特征在于，所述FPGA采用具有250万门、BRAM 72x18K、48个DSP、448个IO、最高工作频率400MHz的FPGA。

3.根据权利要求1所述的一种多通道数据处理FPGA应用模块，其特征在于，连接到插针上的8路IO接口连接的具体为1x8、2.54间距插针。

4.根据权利要求1所述的一种多通道数据处理FPGA应用模块，其特征在于，所述ADC数据采集模块采用5片6通道ADC芯片实现交流电压和电流的采集，其连接数据寄存器，当接收到MCU控制器读取指令时，ADC数据采集模块将滤波后的数据写入数据寄存器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种多通道数据处理FPGA应用模块，其特征在于，所述数据处理模块主要完成30路数据缓存、预处理和数据寄存器控制。