小型高速采集存储测试系统的研究

发布时间：2017-05-13 08:21

  本文关键词：小型高速采集存储测试系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：数据采集存储系统是仪器仪表装置中不可缺少的组成部分，随着信息技术的快速发展，对数据采集存储系统的处理速度和采样精度的要求也越来越高。本文提出了一种针对在线高频动态编码信号进行测试的小型高速采集存储系统的实现方法。 根据动态编码信号的特征，分析了信号所需的处理环节和采样需求，结合测试环境实际情况，选择高速AD转换器、高性能FPGA和合适的SRAM等器件，采用抗干扰与电磁兼容性技术、信号完整性分析技术、乒乓存储技术等来构建高速采集存储系统。在设计过程中，从芯片选型、信号传输方式、信号的存储方法以及后期的多层印制电路板设计制作方面进行研究分析，并对信号传输过程中可能影响信号完整性和精准性的干扰提出了对应的预防措施，对硬件PCB中的部分关键网络进行仿真，制定了最优的器件的布局和布线约束，并通过实验验证了所设计的采样存储系统可达到精准测量、无数据丢失。 系统硬件主要由信号衰减模块、信号差分化模块、A/D转换模块、电源模块、FPGA控制模块、SRAM存储模块、时钟模块、USB读数模块、电平转换模块等构成。 在系统时序逻辑的设计上，合理利用了FPGA的资源，例如PLL锁相环、LPM_buris三态缓存器、计数器、LVDS接口等。为A/D转换器提供了精确的差分时钟信号。准确的接收A/D转换器输出的数字信号并且把信号合理分配到SRAM的存储空间中。 最后对试验结果进行分析，通过分部调试找到造成结果不理想的原因，提出测试系统改进的方法。
【关键词】：FPGA 高速AD LVDS信号 SRAM 信号衰减
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1.绪论10-14
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外现状及发展趋势11-13
• 1.3 主要研究的内容及组织结构13-14
• 2.理论研究及总体方案设计14-24
• 2.1 数据采集技术概述14
• 2.2 信号采集理论14-17
• 2.2.1 采样定理15
• 2.2.2 采样方式15-16
• 2.2.3 量化与编码16-17
• 2.3 高速信号采集的抗干扰技术17-20
• 2.3.1 抗干扰原则17-19
• 2.3.2 硬件抗干扰技术19-20
• 2.4 系统主要技术指标20-21
• 2.5 总体方案设计21-23
• 2.6 本章小结23-24
• 3.硬件电路设计24-48
• 3.1 待测信号分析24
• 3.2 信号衰减24-27
• 3.2.1 示波器探头的频率特性25-27
• 3.2.2 系统衰减器的选择27
• 3.3 信号的差分化27-31
• 3.4 高速 ADC 模块31-36
• 3.4.1 AD9484 的性能特点31
• 3.4.2 SPI 配置 ADC31-32
• 3.4.3 AD9484 输入时钟32-33
• 3.4.4 LVDS 数字信号输出33-34
• 3.4.5 AD9484 工作过程34-36
• 3.5 FPGA 及其配置方式36-42
• 3.5.1 FPGA 的主要特性37-38
• 3.5.2 配置方式的选择38-41
• 3.5.3 LVDS 端口41-42
• 3.6 存储模块42-47
• 3.6.1 存储器的选择42-43
• 3.6.2 SRAM 的工作原理43-47
• 3.7 电源模块47
• 3.8 本章小结47-48
• 4.信号及电源完整性分析与设计48-57
• 4.1 在 PCB 中对差分对的仿真与处理48-55
• 4.1.1 仿真设置48-53
• 4.1.2 差分线的仿真53-54
• 4.1.3 差分线的布线54-55
• 4.2 电源的处理55-56
• 4.3 本章小节56-57
• 5. FPGA 逻辑设计57-64
• 5.1 FPGA 开发流程57-58
• 5.2 功能描述58-59
• 5.3 各个子模块的实现59-63
• 5.3.1 PLL 锁相环模块59-61
• 5.3.2 LVDS 差分信号处理模块61
• 5.3.3 SRAM 读写模块61-63
• 5.4 本章小结63-64
• 6.系统性能测试与验证64-68
• 6.1 系统操作测试流程64-65
• 6.2 试验数据分析65-67
• 6.3 本章小结67-68
• 7.总结与展望68-70
• 7.1 总结68
• 7.2 展望68-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研工作73-74
• 致谢74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：362052