堆疊式微型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、當(dāng)前，新型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正在朝著結(jié)構(gòu)微型化、功能通用化、通道可擴(kuò)展的方向發(fā)展。堆疊式微型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于微型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具備配置靈活、通道易擴(kuò)展的突出特點(diǎn)，能實(shí)時(shí)采集和存儲設(shè)備工作過程中的振動、沖擊、壓力、應(yīng)變和溫度等信息。在車輛安全測試、航天試驗(yàn)分析、安全器械研發(fā)等應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　論文針對堆疊式微型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，從系統(tǒng)指標(biāo)分析和總體設(shè)計(jì)方案出發(fā)，對采集系統(tǒng)的硬件電路和FPGA控制邏輯進(jìn)行了詳細(xì)介紹。主要

2、完成了以下幾個(gè)方面的工作:
　　(1)首先設(shè)計(jì)了橋式傳感器接口電路和前端程控放大、程控濾波等電路，能根據(jù)上位機(jī)寫入的程控參數(shù)完成信號調(diào)理設(shè)置。完成了芯片選型和電路原理圖繪制。針對3路獨(dú)立ADC設(shè)計(jì)了同步采集電路，采用異步FIFO對各通道采集數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存和編幀。
　　(2)針對采集系統(tǒng)可靈活配置采集模塊數(shù)量，擴(kuò)展采集通道的設(shè)計(jì)要求，從優(yōu)化物理接口和可靠通信的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了以M-LVDS接口為基礎(chǔ)的多點(diǎn)互聯(lián)總線通信鏈路，對M-

3、LVDS多點(diǎn)通信技術(shù)進(jìn)行分析說明，并對數(shù)據(jù)采集模塊和控制模塊之間的指令與數(shù)據(jù)傳輸幀格式進(jìn)行了規(guī)定和校驗(yàn)。
　　(3)使用Verilog語言編寫了各控制模塊的邏輯程序，使用Modelsim軟件對各模塊進(jìn)行了功能仿真和時(shí)序分析。最后為采集系統(tǒng)搭建了系統(tǒng)測試平臺，使用ChipScope軟件完成邏輯程序的板級調(diào)試，使用相關(guān)儀器對調(diào)理電路進(jìn)行測試分析，并通過上位機(jī)軟件對采集系統(tǒng)的指令和數(shù)據(jù)傳輸性能進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　測試結(jié)果表明本課題設(shè)