隨著計算機和自動化測量技術的日益發展,測量儀器和計算機的關系日益密切。計算機的很多成果很快就應用到測量和儀器領域,與計算機相結合已經成為測量儀器和自動測試系統發展的必然趨勢。高度集成的現場可編程門陣列(FPGA)是超大規模集成電路和計算機輔助設計技術發展的結果,由于FPGA器件具備集成度高、體積小、可以利用基于計算機的開發平臺,用編寫軟件的方法來實現專門硬件的功能等優點,大大推動了數字系統設計的單片化、自動化,縮短了單片數字系統的設計周期、提高了設計的靈活性和可靠性。 本文研究基于網絡的高速數據采集系統的設計與實現問題。論文完成了以FPGA結構為系統硬件平臺,uClinux為核心的系統的軟件平臺設計,進行信號的采集和遠程網絡監測的功能。 論文從軟硬件兩方面入手,闡述了基于FPGA器件進行數據采集的硬件系統設計方法,以及基于uClinux操作系統的設備驅動程序設計和應用程序設計。 硬件方面,FPGA采用Xilinx公司Spartan系列的XC3S500芯片,用verilog HDL硬件描述語言在Xilinx公司提供的ISE輔助設計軟件中實現FPGA編程。將微處理器MicroBlaze、數據存儲器、程序存儲器、以太網控制器、數模轉換控制器等數字邏輯電路通過CoreConnect技術用OPB總線集成在同一個FPGA內部,形成一個可編程的片上系統(SOPC)。采用基于FPGA的SOPC設計的突出優點是不必更換芯片就可以實現設計的改進和升級,同時也可以降低成本和提高可靠性。 軟件方面,為了更好更有效地管理和拓展系統功能,移植了uClinux到MicroBlaze軟處理器上,設計實現了平臺上的ADC設備驅動程序和數據采集應用程序。并通過修訂內核,實現了利用以太網TCP/IP協議來訪問數據采集程序獲得的數據。
標簽:
FPGA
以太網
數據采集系統
上傳時間:
2013-05-23
上傳用戶:晴天666