隨著計算機和自動化測量技術的日益發(fā)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(jié)合已經(jīng)成為測量儀器和自動測試系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。高度集成的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是超大規(guī)模集成電路和計算機輔助設計技術發(fā)展的結(jié)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(fā)平臺,用編寫軟件的方法來實現(xiàn)專門硬件的功能等優(yōu)點,大大推動了數(shù)字系統(tǒng)設計的單片化、自動化,縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)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(wǎng)絡的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)問題。論文完成了以FPGA結(jié)構(gòu)為系統(tǒng)硬件平臺,uClinux為核心的系統(tǒng)的軟件平臺設計,進行信號的采集和遠程網(wǎng)絡監(jiān)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(shù)據(jù)采集的硬件系統(tǒng)設計方法,以及基于uClinux操作系統(tǒng)的設備驅(qū)動程序設計和應用程序設計。 硬件方面,F(xiàn)PGA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(xiàn)FPGA編程。將微處理器MicroBlaze、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、以太網(wǎng)控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換控制器等數(shù)字邏輯電路通過CoreConnect技術用OPB總線集成在同一個FPGA內(nèi)部,形成一個可編程的片上系統(tǒng)(SOPC)。采用基于FPGA的SOPC設計的突出優(yōu)點是不必更換芯片就可以實現(xiàn)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(tǒng)功能,移植了uClinux到MicroBlaze軟處理器上,設計實現(xiàn)了平臺上的ADC設備驅(qū)動程序和數(shù)據(jù)采集應用程序。并通過修訂內(nèi)核,實現(xiàn)了利用以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議來訪問數(shù)據(jù)采集程序獲得的數(shù)據(jù)。
標簽:
FPGA
以太網(wǎng)
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間:
2013-05-23
上傳用戶:晴天666