面向多通道同步数据采集存储系统的设计与实现

发布时间：2017-12-18 13:09

  本文关键词：面向多通道同步数据采集存储系统的设计与实现

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【摘要】：针对各类武器装置等在时序条件下的多参数综合分析,提出了一种可以完成多通道同步数据采集功能的采集存储系统。本文采用了C8051F系列单片机搭配高性能FPGA组成的同步数据采集系统,与以往的采集系统相比,本系统主要特点是通用性,可以根据不同的需求来完成各种相应采集任务。其中单片机主要作为系统的控制核心、USB2.0作为系统与PC之间的数据传输接口、FPGA作为采编处理。该系统的供电方式分为外接弹载系统供电与自身电池供电两种,具有体积小、便携性、功耗低等特点,能够满足现代工业的应用需求。该系统为了实现时序条件下的多参数综合分析,采用了FPGA并行计算技术的方法,实现了计算速度与性价比大幅提升。本文首先对现阶段的国内外数据采集系统的研究现状做出了分析,提出了采用单片机搭配FPGA实现的同步数据采集系统的可行性和重大意义,然后对系统开发过程中所涉及到的一些关键技术进行了简要介绍,其次进行了系统硬件平台的设计以及相关软件的开发,主要分析了关键硬件模块的设计过程和软件的开发过程以及实现方法。有关硬件设计方面,分别对采集存储模块、电源模块、CAN总线信息监测模块、人机交互模块等进行了详细介绍。其中数据采集模块完成了多通道数据的同步性采集,确保了数据采集的可靠性、实时性;NAND FLASH完成了大容量数据的存储;采用C8051单片机内置的CAN装置实现了多节点的数据监测,具有实时性强、速率快、易实现且性价比高等特点,最快传输速率为1Mbps,与以往基于SJA1000的CAN控制器搭配CAN总线收发器的系统构架相比设计简单、操作便捷且可控性更高;人机交互模块采用USB2.0技术实现了系统与PC机的高速稳定性传输。软件开发分为上位机和下位机两个环节,其中下位机包括FPGA的逻辑设计、各功能模块的驱动程序设计、MCU控制核心芯片的程序编写(实现对FLASH、CY7C68013、FPGA模块的操控);上位机软件主要是基于LABVIEW平台开发,具备美观、易于用户操作与观察等特征。最后对系统测试以及实际试验情况作了相应说明。本文所设计的数据采集存储系统具有可靠性、实时性、功耗低、抗干扰能力强、高速性以及可控性等特点。目前,已经配备到某武器装置中进行了实际靶试,通过分析表明本系统能够满足设计要求。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP274.2

【参考文献】

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本文编号：1304265