【正文】 號(hào)系統(tǒng)采用更先進(jìn)的模塊式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的應(yīng)用要求，通過(guò)簡(jiǎn)單的增加和更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可以擴(kuò)展和修改，迅速組成一個(gè)新的系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代至今，由于微電子技術(shù)和集成電路制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，出現(xiàn)了高性能、高可靠性的單片六路電壓信號(hào)系統(tǒng)。第二類(lèi)由六路電壓信號(hào)卡、標(biāo)準(zhǔn)總線和計(jì)算機(jī)構(gòu)成。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，隨著計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，六路電壓信號(hào)系統(tǒng)得到了極大的發(fā)展，開(kāi)始出現(xiàn)了通用六路電壓信號(hào)與自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)及研究現(xiàn)狀六路電壓信號(hào)系統(tǒng)出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，1956年美國(guó)首先研發(fā)了用在軍事上的六路電壓信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)。在目前我們所應(yīng)用的電子測(cè)量?jī)x器中，其六路電壓信號(hào)所采用的方法在實(shí)際的應(yīng)用領(lǐng)域差異較大，一般均為定制的六路電壓信號(hào)卡，有的通道較多但速度不夠快，有的采集速度較快但通道較少。六路電壓信號(hào)模塊主要是通過(guò)FPGA對(duì)外部的A/D芯片進(jìn)行控制。本課題就是為了在些微體積、低功耗的測(cè)試系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高速六路電壓信號(hào)的功能的同時(shí)而不增加系統(tǒng)的體積和功耗的情況下應(yīng)運(yùn)而生的，即用FPGA實(shí)現(xiàn)六路電壓信號(hào)和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮的功能。在科學(xué)研究中，應(yīng)用六路電壓信號(hào)系統(tǒng)可獲得大量的動(dòng)態(tài)信息，是研究瞬間物理過(guò)程的有力工具，也是獲得科學(xué)奧秘的重要手段之一。在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)用六路電壓信號(hào)。從20世紀(jì)60年代以來(lái)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)已逐漸成為信號(hào)處理領(lǐng)域的主力，它已經(jīng)滲透到各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域之中。 in this system, an analogtodigital converting board which is based on AD7667 is designed to generate digital signals, then the signals will be transferred to the control unit which is based on FPGA, so that the signals will be pressed and cached in time, at last, the pressed dates will be for further process.By designing and debugging carefully, the analogtodigital converting board can supply reliable dates in high frequency。關(guān)鍵詞：電壓信號(hào)采集，F(xiàn)PGA，AD7667 The application of FPGA Implementation of the collection and forwarding of the voltage signalAbstractWith the rapid development of puter science and mobile munication, data acquisition system is developing towards multichannel highspeed and Intelligent. In order to meet this tendency, this paper has devised a dataacquisition system which is based on FPGA with multichannel and highspeed, and this system can provide the right data for special measurement instrument.In the production process, the application of data acquisition system can gather, monitor and record the technological parameter in the production field. It provides technology and the electronic information technology39。經(jīng)設(shè)計(jì)與調(diào)試，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊可為系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)，能穩(wěn)定工作在百兆的頻率下；采集控制模塊能實(shí)時(shí)地完成數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)緩沖，并能控制前端AD7667的采樣，該模塊也能穩(wěn)定工作在百兆的頻率下。在本文一開(kāi)始介紹了FPGA的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)和FPGA的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，下文中FPGA的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)都是建立在這些基礎(chǔ)之上的。因此，設(shè)計(jì)出一個(gè)合適的六路電壓信號(hào)系統(tǒng)就顯得尤為必要和迫切。尤其在航空航天、地質(zhì)勘探、電力、雷達(dá)、通信等領(lǐng)域中，對(duì)六路電壓信號(hào)系統(tǒng)的精度要求、速度要求日益增高。在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)用六路電壓信號(hào)系統(tǒng)可以對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工藝參數(shù)進(jìn)行采集、監(jiān)視和記錄，為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本提供了技術(shù)手段。應(yīng)用FPGA實(shí)現(xiàn)對(duì)多路電壓信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)發(fā)FPGA實(shí)現(xiàn)對(duì)多路電壓信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)發(fā)摘要隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)以及移動(dòng)通訊技術(shù)在日常生活中的不斷深入，電壓信號(hào)采集不斷地向多路、高速、智能化的方向發(fā)展。本文針對(duì)此需求，實(shí)現(xiàn)了一種應(yīng)用FPGA和AD7667的高速的六路電壓信號(hào)系統(tǒng)，從而為測(cè)量?jī)x器提供良好的采集數(shù)據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展和日益普及，六路電壓信號(hào)系統(tǒng)也得到了廣泛應(yīng)用。在某些特殊場(chǎng)合下，對(duì)六路電壓信號(hào)系統(tǒng)的便攜性也提出了很高的要求。論文在研究FPGA的基礎(chǔ)上，建立了一個(gè)基于FPGA的六路電壓信號(hào)系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA 和AD7667的六路電壓信號(hào)處理系統(tǒng)，針對(duì)此系統(tǒng)設(shè)計(jì)了基于AD7667的模數(shù)轉(zhuǎn)換采集板，再將模數(shù)轉(zhuǎn)換采集板的數(shù)據(jù)傳送至基于FPGA的采集控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的壓縮以及緩沖存儲(chǔ)，最后調(diào)入數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。該系統(tǒng)為高速的六路電壓信號(hào)系統(tǒng)，并能穩(wěn)定工作，從而能滿(mǎn)足電子測(cè)量?jī)x器的要求。s rapid development, the data acquisition system also obtained the widespread application. Especially in the domains of aerospace, geological prospecting, electric power, radar, munication and so on. We also set the very high request to data system appears especially essential and urgent. This paper has established a data acquisition system based on FPGA technologies.In the first part of the article, we introduced the relative basic knowledge of FPGA, FPGA platform and the corresponding software development environment. On the basis of that we made the paper on FPGA design development.This paper mainly discuss the multichannel dataacquisition system which is based on FPGA + AD7667。 this unit can control the sample of the AD7667 by the sampleclock. The system discussed in this paper is multichannel、highspeed and stable so that it can meet the requirement of the electronic measurement instrument.Key words: Voltage signal acquisition，F(xiàn)PGA，AD7667目錄1 緒論 1 研究目的及意義 1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)及研究現(xiàn)狀 22 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 5 六路電壓信號(hào)系統(tǒng)概述 5 六路電壓信號(hào)采集和轉(zhuǎn)發(fā)的基本流程 6 信號(hào)調(diào)理電路 7 通道選擇電路 7 六路開(kāi)關(guān)的選擇 7 ADG706的運(yùn)用 8 A/D轉(zhuǎn)換電路 9 A/D轉(zhuǎn)換器的分類(lèi)及其特點(diǎn) 10 A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 10 模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7667 11 AD7667在系統(tǒng)中的應(yīng)用 13 存儲(chǔ)電路 13 FLASH簡(jiǎn)介 13 FLASH的一些重要參數(shù) 14 FLASH在系統(tǒng)中的應(yīng)用 15 FPGA控制模塊 15 FPGA工作原理 16 FPGA芯片的基本構(gòu)架 193 六路電壓信號(hào)采集轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 22 A/D控制模塊的設(shè)計(jì) 22 存儲(chǔ)器模塊的時(shí)序仿真 22 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 22 數(shù)據(jù)讀取 234 結(jié)論 25附錄A AD控制模塊部分程序 26附錄B 系統(tǒng)原理圖 31附錄C 系統(tǒng)PCB版圖 32參考文獻(xiàn) 33致謝 351 緒論 研究目的及意義隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，信號(hào)處理技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于人類(lèi)活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域。與此同時(shí)作為數(shù)字信號(hào)處理的前提——六路電壓信號(hào)也不斷得到長(zhǎng)足的發(fā)展，六路電壓信號(hào)是指將溫度、壓力、流量、位移等模擬量采集、轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、顯示或者打印的過(guò)程，相應(yīng)的系統(tǒng)稱(chēng)為六路電壓信號(hào)系統(tǒng)。系統(tǒng)可對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工藝參數(shù)進(jìn)行采集、監(jiān)視和記錄，為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本提供信息和手段。對(duì)于微弱信號(hào)的采集和處理，多數(shù)是以單片機(jī)或CPU為控制核心，雖然編程簡(jiǎn)單控制靈活，但由單片機(jī)串行工作的特點(diǎn)所決定的，即使是高速度單片機(jī)也只能工作在us級(jí)；可靠性低，在某些情況下瞬間的復(fù)位會(huì)造成嚴(yán)重后果；不支持地址空間的擴(kuò)展，只能用I/O端口來(lái)擴(kuò)展外圍器件；專(zhuān)門(mén)為超低功耗設(shè)計(jì)，不適宜工作在+5V工作電壓；因此，單片機(jī)的指令周期以及處理速度的影響，對(duì)于多通道、多個(gè)A/D組成的陣列進(jìn)行控制以及數(shù)據(jù)處理，普通單片機(jī)達(dá)不到要求，因此多路六路電壓信號(hào)系統(tǒng)里往往不采用單片機(jī)直接控制。本課題主要研究六路電壓信號(hào)和數(shù)據(jù)壓縮兩大方向，這兩大方向的主要功能都是通過(guò)FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)。作為六路電壓信號(hào)的典型應(yīng)用——電子測(cè)量?jī)x器，它的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣，向著多功能、多方位、多領(lǐng)域擴(kuò)展，許多新的測(cè)試項(xiàng)目、新的儀器不斷涌現(xiàn)，廣大用戶(hù)對(duì)電子測(cè)量的要求也由僅僅的穩(wěn)定性提升為綜合性要求，進(jìn)一步上升為專(zhuān)業(yè)化、手持化、微機(jī)化、通訊化、監(jiān)控化等等，本文正是應(yīng)用電子測(cè)量?jī)x器的六路電壓信號(hào)端進(jìn)行設(shè)計(jì)?；诖?，本文結(jié)合實(shí)際的項(xiàng)目，設(shè)計(jì)一種應(yīng)用FPGA的高速多通道的儀器用六路電壓信號(hào)系統(tǒng)，希望能為實(shí)際的產(chǎn)品提供有用的參考。在20世紀(jì)60年代后期，國(guó)外就有成套的六路電壓信號(hào)測(cè)試設(shè)備進(jìn)入市場(chǎng)，此階段的六路電壓信號(hào)設(shè)備和系統(tǒng)多屬于專(zhuān)用的系統(tǒng)[1]。該階段的六路電壓信號(hào)系統(tǒng)主要由兩類(lèi)：一類(lèi)由儀器儀表和采集器、通用接口總線和計(jì)算機(jī)構(gòu)成。20世紀(jì)80年代后期，六路電壓信號(hào)系統(tǒng)發(fā)生了巨大變化，由工業(yè)計(jì)算機(jī)、單片機(jī)和大規(guī)模集成電路組合，并用軟件管理，使系統(tǒng)的成本降低，體積減小，功能成倍增加，數(shù)據(jù)處理能力大大增強(qiáng)。目前有的產(chǎn)品精度已達(dá)16位，采集速度每秒可達(dá)幾十萬(wàn)次。微電子技術(shù)的一系列成就以及微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，不僅為高性能六路電壓信號(hào)系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)拓了廣闊的前景，也對(duì)高性能六路電壓信號(hào)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。（2）采用新型信息處理方法，近幾年的數(shù)據(jù)融合技術(shù)、模糊信息處理技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，在六路電壓信號(hào)和現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。（4）網(wǎng)絡(luò)化，以Internet為代表的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)為測(cè)量?jī)x器技術(shù)帶來(lái)了前所未有的發(fā)展空間和機(jī)遇，網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量技術(shù)與具備網(wǎng)絡(luò)功能的新型儀器應(yīng)運(yùn)而生。目前，國(guó)外企業(yè)已經(jīng)推出了很多