一种基于FPGA的信号采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于FPGA的信号采集装置，包括多个信号输入通道、上位机结构、USB接口和下位机结构，所述下位机结构包括多个信号调理模块、多个高速数据采集模块、控制模块，经过每一个信号输入通道输入的信号进入对应的一个信号调理模块，每一个所述信号调理模块通过对应的一个高速数据采集模块与所述控制模块连接，所述控制模块通过USB接口与所述上位机结构实现无缝连接。本实用新型专利技术提供的信号采集装置中的控制模块采用FPGA技术，以及高速数据采集模块采用采样频率高的A/D转换芯片，具有数据传输速度快、数据处理能力强、性能优越、扩展性强以及成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及信号采集
，具体涉及一种基于FPGA的信号采集装置。
技术介绍
目前，国内的信号采集装置正在快速发展，但对比国外的前沿发展技术还是有较为明显的差距，以美国NI公司为代表的数据采集技术仍然处于国际领先地位。因此，对于高性能的数据采集开发具有重要的意义。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术提供了一种基于FPGA的信号采集装置。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：本技术提供了一种基于FPGA的信号采集装置，包括多个信号输入通道、上位机结构、USB接口和下位机结构，所述下位机结构包括多个信号调理模块、多个高速数据采集模块、控制模块，经过每一个信号输入通道输入的信号进入对应的一个信号调理模块，每一个所述信号调理模块通过对应的一个高速数据采集模块与所述控制模块连接，所述控制模块通过USB接口与所述上位机结构实现无缝连接。本技术的有益效果为：该信号采集装置能够同时对多通道的信号进行并行采集，构建的该信号采集装置能够实现上位机和下位机之间的信号传输过程。在上述技术方案的基础上，本技术还可以作如下改进。进一步的，每一个信号调理模块均包括放大电路和滤波电路，所述放大电路的输入端与对应的信号输入通道连接，所述放大电路的输出端与所述滤波电路的输入端电性连接，所述滤波电路的输出端与所述高速数据采集模块电性连接。进一步的，所述高速数据采集模块为A/D转换芯片，该A/D转换芯片的采样位数为8位，采样率为200MHz。所述进一步的有益效果为：高速数据采集模块采用采样率高达200MHz的A/D转换芯片，实现了信号的高速转换。进一步的，所述控制模块采用CycloneEP1C12T240信号的主控芯片。所述进一步的有益效果为：该主控芯片性价比高、功耗低、数据处理速度快。进一步的，所述控制模块包括由FPGA逻辑单元组成的RAM存储器和具有USB通信功能的USB微控制器，所述USB微控制器包括FIFO缓存器和单片机芯片，所述RAM存储器与所述FIFO缓存器连接，所述FIFO缓存器还与USB接口连接，所述单片机芯片的一端与所述FIFO缓存器连接，所述单片机芯片的另一端连接所述USB接口。所述进一步的有益效果为：控制模块采用FPGA技术，数据传输速度快和数据处理能力强的优点。进一步的，所述USB微控制器采用EZ-USBFX2系列的CY7C68013器件。附图说明图1为本技术实施例的一种基于FPGA的信号采集装置连接示意图；图2为控制模块内部连接示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。实施例、一种基于FPGA的信号采集装置。参见图1，本实施例提供的一种基于FPGA的信号采集装置包括多个信号输入通道、上位机结构、USB接口和下位机结构，所述下位机结构包括多个信号调理模块、多个高速数据采集模块、控制模块，经过每一个信号输入通道输入的信号进入对应的一个信号调理模块，每一个所述信号调理模块通过对应的一个高速数据采集模块与所述控制模块连接，所述控制模块通过USB接口与所述上位机结构实现无缝连接。其中，参见图2，每一个信号调理模块均包括放大电路和滤波电路，所述放大电路的输入端与对应的信号输入通道连接，所述放大电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端与所述高速数据采集模块连接。所述高速数据采集模块为A/D转换芯片，该A/D转换芯片的采样位数为8位，采样率为200MHz；所述控制模块采用CycloneEP1C12T240信号的主控芯片。控制模块包括由FPGA逻辑单元组成的RAM存储器和具有USB通信功能的USB微控制器，所述USB微控制器包括FIFO缓存器和单片机芯片，所述RAM存储器与所述FIFO缓存器连接，所述FIFO缓存器还与USB接口连接，所述单片机芯片的一端与所述FIFO缓存器连接，所述单片机芯片的另一端连接所述USB接口。所述USB微控制器采用EZ-USBFX2系列的CY7C68013器件。采用本实施例提供的基于FPGA的信号采集装置的工作原理为：外部多路信号分别通过多路信号输入通道进入对应的信号调理模块，首先，信号调理模块中的放大电路对输入的信号进行放大，将信号的幅值范围放大到对应的高速数据采集模块的动态幅值范围内，放大后的信号再经过滤波电路进行整流滤波，消除混入被测信号中的一些干扰信号。每一路输入信号经过各自对应的信号调理模块放大滤波后进入高速数据采集模块，高速数据采集模块对其进行A/D转换后，存储于由多个FPGA逻辑单元组成的RAM存储器中。当上位机通过USB接口向控制模块发送读取数据的请求时，控制模块将数据从RAM存储器中发送至FIFO缓存器，再通过USB微控制器控制USB接口将数据上传至上位机，完成了下位机与上位机的数据传输过程。本技术提供的一种基于FPGA的信号采集装置，该信号采集装置能够同时对多通道的信号进行并行采集，构建的该信号采集装置能够实现上位机和下位机之间的信号传输过程；高速数据采集模块采用采样率高达200MHz的A/D转换芯片，实现了信号的高速转换；控制模块采用FPGA技术，数据传输速度快和数据处理能力强的优点。在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的信号采集装置，其特征在于，包括多个信号输入通道、上位机结构、USB接口和下位机结构，所述下位机结构包括多个信号调理模块、多个高速数据采集模块、控制模块，经过每一个信号输入通道输入的信号进入对应的一个信号调理模块，每一个所述信号调理模块通过对应的一个高速数据采集模块与所述控制模块连接，所述控制模块通过USB接口与所述上位机结构实现无缝连接；其中，所述控制模块包括由FPGA逻辑单元组成的RAM存储器和具有USB通信功能的USB微控制器，所述USB微控制器包括FIFO缓存器和单片机芯片，所述RAM存储器与所述FIFO缓存器连接，所述FIFO缓存器还与USB接口连接，所述单片机芯片的一端与所述FIFO缓存器连接，所述单片机芯片的另一端连接所述USB接口。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的信号采集装置，其特征在于，包括多个信号输入通道、上位机结构、USB接口和下位机结构，所述下位机结构包括多个信号调理模块、多个高速数据采集模块、控制模块，经过每一个信号输入通道输入的信号进入对应的一个信号调理模块，每一个所述信号调理模块通过对应的一个高速数据采集模块与所述控制模块连接，所述控制模块通过USB接口与所述上位机结构实现无缝连接；其中，所述控制模块包括由FPGA逻辑单元组成的RAM存储器和具有USB通信功能的USB微控制器，所述USB微控制器包括FIFO缓存器和单片机芯片，所述RAM存储器与所述FIFO缓存器连接，所述FIFO缓存器还与USB接口连接，所述单片机芯片的一端与所述FIFO缓存器连接，所述单片机芯片的另一端连接所述USB接口。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：王广君，杨玲，杨徐飞，闵德顺，李玥，曹学青，李美柳，邓学宁，杨绍辉，张杜，李书哲，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：新型
国别省市：湖北;42