基于FPGA的可数据采集且远程数据传输的光电测试系统设计

发布时间：2020-05-23 21:28

【摘要】：近年来光感芯片的应用已经日趋广泛,通过不同光照产生不同的信号,比如可以用作光传感器,也可以作为数码摄像头的重要组成部分,因此在光感芯片研发出来之后,光感芯片的测试显得十分重要。现如今数据采集系统是信息系统中不可缺少重要组成部分,也是数字信号处理与分析的重要基础,已被广泛应用于多个领域,所以本测试系统也采用数据采集的方法。本设计的光电测试系统主要分为两个部分:一部分是基于FPGA的数据采集系统设计,分为模拟信号处理校正和数据采集器两个部分,模拟信号处理校正模块以i C-MSB芯片为核心,对于信号的处理校正有很大的灵活性,数据采集器选用的芯片虽然会使得传输速度与国内的超高速数据采集器有一定差距,但是成本低廉很多,焊接方便,且传输速度完全可以满足一般光感芯片数据传输的要求,采用的USB芯片可以免装驱动程序,简化了操作步骤;另一部分是远程数据传输的系统设计,将数据采集器得到的数据上传到服务器。本论文首先简要介绍了光电测试系统几块主要芯片的原理,而后详述了各电路部分。对于数据采集系统电路设计,首先对光感芯片输出的四组正弦波信号使用运算放大器ADA4096-2进行放大,然后通过i C-MSB芯片,使用其配置的软件将四组信号校正调整,达到ADC输入信号的要求。四组正弦波信号输入到数据采集器后,通过ADC芯片ADS7863转换为数字信号,数据传送到SDRAM中缓存,再传送到USB芯片中;接下来将远程数据传输系统的电路板连接到数据采集器上,将数据通过GPRS传送到服务器中。之后又介绍了光电测试系统所需要的软件,通过Quartus II和Lab VIEW软件对整个光电测试系统的电路部分编程进行测试。论文最后介绍了光电测试系统的测试结果,使用电脑将得到的数据还原为波形,实现了本设计的功能。
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第二章 系统设计各部分技术介绍（5）WE#：写使能信号，为输入信号，低电平有效[13]。2.3 ADC 技术介绍2.3.1 信号采样理论计算机只有对数字信号才能进行识别和处理，所以处理信号之前必须将模拟信号通过模数转换器变为数字信号，得到所需数据。在连续的时间内模拟信号是连续的，而在连续的时间内数字信号却是离散的。想要将模拟信号转换为数字信号，需要先对该模拟信号进行定时采样。采样频率越高，说明采样周期越短，这样模拟信号采集到的信息越完整，由此得到的数字信号越能体现被采样模拟信号特征[14]。如下图 2.1 所示，，为信号采样理论图，图中纵轴为被采集的模拟信号，横轴代表时间。

转换时间ADC 的时钟频率、采样周期等有关ADC 类型 并行、逐次逼近型、积分型、∑-Δ型和流水线型等性价比 要考虑制作成本USB 总线技术SB 总线即为通用串行总线，可以允许外设在开机状态下进行热插拔，最多可串接设备，它不仅可以实现数据输入输出，还可以提供 5V 电源给外接设备，同时算机的输入输出接口数量[16]。SB 系统的软件资源和硬件资源可主要分为三个层次：总线接口层、设备层以及体关系如下图 2.2 所示。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP274.2;TN791

【参考文献】

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本文编号：2677978