基于FPGA的多通道同步數據采集存儲系統

1 引言
在現代信號處理系統中，多通道數據采集存儲系統廣泛應用于各種商用以及工業(yè)領(lǐng)域中，特別是在艦上系統、彈上設備及艦上部分系統中，往往產(chǎn)生寬帶信號或上升沿下降沿較陡的模擬信號。對這樣的模擬信號往往需要將其數字化后傳輸至計算機進(jìn)行數值和頻譜分析，并給出具體的分析報告。同時(shí)，這些信號往往要對一些相關(guān)信號同時(shí)測量，相關(guān)分析得到信號間的相關(guān)信息，這就需要同步采集多通道信號，并能準確無(wú)誤存儲?，F在絕大多數采集系統，只能循環(huán)采集多路信號，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(mǎn)足對多通道信號進(jìn)行相關(guān)信息的分析，而多通道同步數據采集存儲系統的實(shí)現恰恰彌補了傳通采集系統的不足之處。

2 系統設計方案及硬件設計
2．1 系統設計方案
該系統設計主要實(shí)現多通道同步數據的采集存儲。系統上電后，FPGA主控模塊控制采集模塊同步采集多通道數據，把采集到的數據寫(xiě)到外部FIFO中。FIFO半滿(mǎn)后，FPGA讀取FIFO中的數據寫(xiě)入Flash存儲器中。該設計方案選用FPGA作為主模塊，主要是考慮FPGA現場(chǎng)可編程特性，使用靈活方便，能夠降低硬件電路設計難度。
2．2 系統硬件設計
多通道同步數據采集存儲系統結構框圖如圖1所示，主要包括以下部分：
(1)多通道同步數據采集模塊 選用AD781采樣保持器完成多通道數據采樣保持，滿(mǎn)足系統要求。A／D轉換器選用16位的ADS8401，可提高采樣精度，有利于分析采集數據。
(2)大容量存儲模塊 采用SUMSUNG公司的K9K8G08U0M型Flash作為存儲器，使用IDT7206作為采集數據緩存。
(3)外圍電路 主要包括晶振、電壓轉換器TPS70358及輸入輸出接口等。
其中，系統采集的重點(diǎn)是實(shí)現多通道數據的同步實(shí)時(shí)采集，其主要邏輯由FPGA主控模塊控制。存儲模塊中所采用的壞塊檢測技術(shù)，可提高Flash存儲的可靠性。