基于FPGA的多通道同步數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)

1 引言
在現(xiàn)代信號(hào)處理系統(tǒng)中，多通道數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種商用以及工業(yè)領(lǐng)域中，特別是在艦上系統(tǒng)、彈上設(shè)備及艦上部分系統(tǒng)中，往往產(chǎn)生寬帶信號(hào)或上升沿下降沿較陡的模擬信號(hào)。對(duì)這樣的模擬信號(hào)往往需要將其數(shù)字化后傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值和頻譜分析，并給出具體的分析報(bào)告。同時(shí)，這些信號(hào)往往要對(duì)一些相關(guān)信號(hào)同時(shí)測(cè)量，相關(guān)分析得到信號(hào)間的相關(guān)信息，這就需要同步采集多通道信號(hào)，并能準(zhǔn)確無(wú)誤存儲(chǔ)?，F(xiàn)在絕大多數(shù)采集系統(tǒng)，只能循環(huán)采集多路信號(hào)，不能實(shí)時(shí)同步采集多通道的同一個(gè)采樣點(diǎn)。這樣不能滿足對(duì)多通道信號(hào)進(jìn)行相關(guān)信息的分析，而多通道同步數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)恰恰彌補(bǔ)了傳通采集系統(tǒng)的不足之處。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及硬件設(shè)計(jì)
2．1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
該系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)多通道同步數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)。系統(tǒng)上電后，FPGA主控模塊控制采集模塊同步采集多通道數(shù)據(jù)，把采集到的數(shù)據(jù)寫到外部FIFO中。FIFO半滿后，FPGA讀取FIFO中的數(shù)據(jù)寫入Flash存儲(chǔ)器中。該設(shè)計(jì)方案選用FPGA作為主模塊，主要是考慮FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程特性，使用靈活方便，能夠降低硬件電路設(shè)計(jì)難度。
2．2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
多通道同步數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，主要包括以下部分：
(1)多通道同步數(shù)據(jù)采集模塊 選用AD781采樣保持器完成多通道數(shù)據(jù)采樣保持，滿足系統(tǒng)要求。A／D轉(zhuǎn)換器選用16位的ADS8401，可提高采樣精度，有利于分析采集數(shù)據(jù)。
(2)大容量存儲(chǔ)模塊 采用SUMSUNG公司的K9K8G08U0M型Flash作為存儲(chǔ)器，使用IDT7206作為采集數(shù)據(jù)緩存。
(3)外圍電路 主要包括晶振、電壓轉(zhuǎn)換器TPS70358及輸入輸出接口等。
其中，系統(tǒng)采集的重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)的同步實(shí)時(shí)采集，其主要邏輯由FPGA主控模塊控制。存儲(chǔ)模塊中所采用的壞塊檢測(cè)技術(shù)，可提高Flash存儲(chǔ)的可靠性。