VXI总线四通道数据采集及处理模块研制

发布时间：2017-07-17 23:33

  本文关键词：VXI总线四通道数据采集及处理模块研制

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【摘要】：VXI总线作为一种面市较早的总线技术,正逐步被其它总线所取代,商用VXI模块逐渐减少,但VXI总线具有极高的成熟度与稳定性,目前VXI总线在军工领域中仍有较为广泛的应用。一方面是军工领域的大量需求,另一方面却是各厂商VXI模块生产的缩减,很多军工项目不得不面临VXI测试模块断供的尴尬。本文根据实际需求,设计一款VXI总线四通道数据采集及处理模块,用于替代国外停产的VXI数据采集模块。本文首先提出了主要的技术指标,并针对技术指标做了详细的需求分析,完成了总体的方案设计。首先,结合PSpice仿真工具设计模拟信号调理电路,对输入的待采集信号进行前端调理,将信号幅度调整到A/D芯片的最佳采样范围;其次,完成了数据采集及存储结构设计,针对采样率可变的要求,提出了可配置采样时钟生成方法,利用FPGA内部资源完成了DDR数据的接收与处理;借助DDR3硬核控制器,设计了模块数据存储结构;然后,编写自定义IP核将VXI接口寄存器挂载到Avalon总线上,实现上位机软件与板卡之间配置参数的传输,完成数据的传输设计;借助DSP的EMIF接口,完成了FPGA与DSP之间的数据通信,并在DSP上实现了FFT运算;然后,设计了符合VPP规范的仪器驱动程序和软面板。最后,对本文研制的数据采集及处理模块与应用程序的各项功能进行了测试、并给出了误差分析。调试与测试结果表明,本课题研制的数据采集及处理模块各单元功能正常、软硬件能够协调工作,达到任务要求。
【关键词】：VXI总线 数据采集 FPGA 虚拟仪器
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP336
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 VXI总线与虚拟仪器技术现状分析9-11
• 1.2.1 VXI总线技术9-10
• 1.2.2 虚拟仪器10-11
• 1.2.3 VXI总线自动测试系统11
• 1.3 国内外数据采集模块研究现状分析11-13
• 1.3.1 数据采集模块国外研究现状11-12
• 1.3.2 数据采集模块国内研究现状12-13
• 1.4 本文的研究内容与结构13-15
• 第2章 需求分析与总体方案设计15-22
• 2.1 需求分析15-18
• 2.1.1 主要技术指标15
• 2.1.2 需求分析15-18
• 2.2 数据采集模块总体方案设计18-21
• 2.2.1 模拟通道设计方案18-19
• 2.2.2 采样主板设计方案19
• 2.2.3 FPGA设计方案19-20
• 2.2.4 软件设计方案20-21
• 2.2.5 模块装配21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 硬件设计关键技术22-41
• 3.1 模拟通道设计22-27
• 3.1.1 耦合电路23
• 3.1.2 衰减及阻抗匹配电路23-25
• 3.1.3 阻抗变换电路25-26
• 3.1.4 调幅电路26-27
• 3.2 数据采集及存储设计27-35
• 3.2.1 采样时钟的生成27-29
• 3.2.2 DDR数据的接收与处理29-31
• 3.2.3 数据存储设计31-33
• 3.2.4 触发设计33-35
• 3.3 数据传输设计35-38
• 3.3.1 VXI接口寄存器35-36
• 3.3.2 VXI接口寄存器到Avalon总线的映射36-37
• 3.3.3 FPGA与DSP的数据通信37-38
• 3.4 模数混合的PCB设计38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 软件设计41-60
• 4.1 模块控制程序41-47
• 4.1.1 模块控制程序功能概述41-42
• 4.1.2 NIOS II程序设计42-44
• 4.1.3 VISA驱动层设计44-45
• 4.1.4 上位机用户层软件设计45-47
• 4.2 算法程序设计47-59
• 4.2.1 DSP初始化47-48
• 4.2.2 DSP传输程序48
• 4.2.3 算法程序设计48-59
• 4.3 本章小结59-60
• 第5章 功能验证与测试分析60-74
• 5.1 测试环境60-62
• 5.2 功能测试62-73
• 5.2.1 模拟通道测试62-66
• 5.2.2 采集主板功能验证66-68
• 5.2.3 数据采集模块整体测试68-73
• 5.3 本章小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 附录80-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王晓晖;纪浩;龚俊宇;;应用VXI总线技术的导弹测控系统设计[J];工业控制计算机;2015年04期

2 王承,何志伟,许东芹;虚拟仪器——现代仪器发展的新阶段[J];测控技术;2001年10期

3 王文玺;;基于虚拟仪器的数据处理软件平台设计[J];电子测试;2011年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 景振华;基于ARM9的B类LXI信号发生器的研究与实现[D];西安电子科技大学;2013年

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本文编号：555133