基于FPGA的多路数据采集模块设计

发布时间：2017-06-18 15:12

  本文关键词：基于FPGA的多路数据采集模块设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：陀螺仪是惯性导航系统中不可缺少的核心测量器件。数据采集系统对陀螺仪传感器输出模拟信号采集的精度和速度,直接影响到惯性导航系统的性能。现代高精度的惯性导航系统对所采用的陀螺仪提出了很高的测量要求,相应地对陀螺仪的数据采集系统精度也更高。本文针对某小型惯导系统三个陀螺仪传感器的采集要求,设计了一种基于FPGA的多路同步数据采集模块,并对关键问题进行了研究,主要的研究内容包括以下几个方面:(1)本文根据设计需求和市场调查,选用了Altera公司CycloneII系列的EP2C15AF256I6芯片以及Burr-Brown公司的ADS1210芯片,并给出了数据采集模块的总体设计方案。通过FPGA控制多路ADS1210同时进行采样,把得到的数据依次通过ADS1210串口存储到FPGA的双口RAM,再通过串口发送到指定软件进行处理。(2)为了保证信号采集的同步性,本文设计了AD采集控制模块,通过片选信号对并行3路AD同时进行初始化以及读写操作。(3)通过利用高精度稳压源来测量和验证数据采集模块的性能,得到以下结论:可以采集信号在(-5V,5V)电压内的模拟信号,可以实现3路信号同时采集,采样精度达到0.0002V,以及200Hz的输出速度。本文数据采集模块具有高集成度、可编程性、低成本以及丰富的I/O端口资源等优点,减少了外围电路,降低系统功耗,同时也便于后期升级,满足本次设计要求。另外,本文数据采集模块可以通过设定不同参数适应不同模拟信号,理论上可以实现8路信号同时采集,具有较高可移植性。
【关键词】：高精度 数据采集 FPGA ADS1210
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 论文来源16-17
• 1.2 器件的选择17-19
• 1.2.1 A/D转换器的选择17-18
• 1.2.2 FPGA选择18-19
• 1.3 本论文作者所做工作19
• 1.4 本文论文简介19-22
• 第二章 模块设计基本原理22-34
• 2.1 模块工作原理22-23
• 2.2 连续时间信号的采样23-28
• 2.2.1 信号的采样23-24
• 2.2.2 过采样原理24-25
• 2.2.3 量化噪声整形25-26
• 2.2.4 Sigma-Delta调制器26-27
• 2.2.5 数字抽取滤波器27-28
• 2.3 FPGA技术28-30
• 2.3.1 FPGA概述28-29
• 2.3.2 FPGA基本结构29-30
• 2.4 Quartus II软件应用30-32
• 2.4.1 Quartus II综述30
• 2.4.2 Verilog介绍30-31
• 2.4.3 Quartus II软件设计流程31-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第三章 数据采集模块34-50
• 3.1 数据采集的基本工作原理34-36
• 3.2 数据采集模块的数字运算36-39
• 3.3 ADS1210的串行接口39-42
• 3.3.1 复合指令39
• 3.3.2 CS的作用39-40
• 3.3.3 主/从模式40
• 3.3.4 DSYNC信号的功能40-41
• 3.3.5 双线、三线和多线型接口41
• 3.3.6 I/O的恢复41
• 3.3.7 串联接口时序41-42
• 3.4 AD转换电路设计42-49
• 3.4.1 输入预处理电路42-44
• 3.4.2 ADS1210电路设计44-45
• 3.4.3 ADS1210读写过程45-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 FPGA设计50-64
• 4.1 ADS1210控制模块50-52
• 4.2 时钟管理模块52-55
• 4.3 双口RAM模块55-58
• 4.4 串行接口模块58-60
• 4.5 数据采集整体模块60-61
• 4.6 编程配置模块61-63
• 4.6.1 JTAG配置61-62
• 4.6.2 AS配置62-63
• 4.7 本章小结63-64
• 第五章 模块验证64-76
• 5.1 验证方法64
• 5.2 验证过程64-65
• 5.3 验证结果65-72
• 5.3.1 0V电压测试65-67
• 5.3.2 5V和-5V电压测试67-69
• 5.3.3 2V和-2V电压测试69-72
• 5.4 结论72-74
• 5.5 本章小结74-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 总结76
• 6.2 展望76-78
• 参考文献78-80
• 致谢80-82
• 作者简介82-84
• 附录84-85

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本文编号：459783