3GSPS高速采集卡的设计与实现

发布时间：2023-06-03 18:08

　　数字处理技术的发展对数据采集系统的发展起到了巨大的推动作用,现代武器、航空航天、遥感探测等各种高科技领域更是离不开数据采集。随着ADC和FPGA等芯片设计生产制造技术的日益完善,高速数据采集日益蓬勃发展。本文以3GSPS高速数据采集卡的设计与实现为内容,介绍了高速数据采集卡的设计方案,以FPGA为核心,完成数据的高速采集、存储和传输。通过对比不同厂商的芯片的工作性能,结合本设计的主要性能指标确定了关键芯片的型号,并详细介绍电路设计中的重点、难点以及注意事项。结合信号完整性理论的知识说明了在高速PCB设计过程中的重点和难点,介绍了一些高速PCB的设计原则,并对一些关键信号线的阻抗控制、消除干扰做了详细说明。FPGA是本设计的核心,控制了系统的时序和逻辑,保证系统能够平稳运行。FPGA控制ADC进行采样,采样速率达到了3GSPS,并对ADC的输出数据进行读取并降速,然后存储到DDR3中,接着通过USB3.0接口与上位机进行通信,实现数据的保存、回放和处理等功能。本文还利用MFC编写开发了上位机程序,通过上位机下载USB3.0固件程序配置USB芯片的工作模式、控制ADC采样,并将数据通过US...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的背景和意义
    1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文主要研究内容及结构安排
第2章 高速数据采集的相关原理及方案设计
    2.1 引言
    2.2 数据采集的基本原理及方法
    2.3 信号完整性简介
        2.3.1 反射
        2.3.2 串扰
        2.3.3 差分信号
    2.4 电路设计方案
    2.5 电路主要器件选择
        2.5.1 高速ADC芯片
        2.5.2 存储芯片
        2.5.3 FPGA芯片
        2.5.4 数据传输接口方案
        2.5.5 采样时钟方案及芯片选择
    2.6 本章小结
第3章 高速采集卡硬件电路设计与实现
    3.1 引言
    3.2 电路原理图设计
        3.2.1 电源网络设计
        3.2.2 FPGA电路
        3.2.3 模拟前端设计
        3.2.4 AD采集电路
        3.2.5 采样时钟电路
        3.2.6 USB电路
        3.2.7 DDR3 存储电路
        3.2.8 PCI-E电路
    3.3 硬件PCB图布局及布线
        3.3.1 PCB叠层设计
        3.3.2 LVDS差分信号走线
        3.3.3 USB芯片布线
        3.3.4 DDR3 布线
    3.4 本章小结
第4章 软件实现及电路测试
    4.1 前端采样电路配置及测试
        4.1.1 采集时钟程序设计
        4.1.2 AD工作模式配置
        4.1.3 时钟测试
        4.1.4 采样结果测试
    4.2 USB数据传输模块程序开发及测试
        4.2.1 FPGA端程序设计
        4.2.2 USB固件程序设计
        4.2.3 PC端程序设计
        4.2.4 USB数据传输测试
    4.3 DDR3 读写模块测试
    4.4 整体测试
        4.4.1 测试程序设计
        4.4.2 测试结果
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
附录1 电路实物图
致谢



本文编号：3829783