基于以太網(wǎng)的遠程數據采集系統

項目背景及可行性分析

項目名稱(chēng)：基于以太網(wǎng)的遠程數據采集系統

主要內容：課題研究的基于以太網(wǎng)的嵌入式數據采集系統，通過(guò)設計MicroBlaze IP核，將ADC控制器，以太網(wǎng)控制器，以及其它I/O設備接口控制封裝成一個(gè)可運行系統，能夠簡(jiǎn)單的對輸入的模擬數據信號進(jìn)行采集，并希望將現場(chǎng)采集到的實(shí)時(shí)數據通過(guò)以太網(wǎng)直接傳送到內嵌的Web頁(yè)面上。

項目關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng )新點(diǎn)的論述；

項目關(guān)鍵技術(shù)：MicroBlaze IP設計，ADC驅動(dòng)，模數轉換控制，網(wǎng)絡(luò )傳輸協(xié)議，操作系統裁減和移植

項目的創(chuàng )新點(diǎn)：將工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、嵌入式Web Server技術(shù)、CGI技術(shù)、動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)技術(shù)應用于嵌入式狀態(tài)監測與故障診斷裝置中，用戶(hù)通過(guò)URL就可以隨時(shí)查看現場(chǎng)設備的運行情況和報警信息，與傳統監控裝置相比，提高了監控的實(shí)時(shí)性，縮短了檢修時(shí)間，節省了檢修費用，真正實(shí)現了維修制度從事故維修、定期維修向視情維修的轉變。

1. 技術(shù)成熟性和可靠性論述：

FPGA的硬件體系結構的設計大多采用高速的接口技術(shù)和總線(xiàn)規范，具有較高的I/O能力，這為系統能在以太網(wǎng)下進(jìn)行高速的數據傳輸提供了良好的基礎，同時(shí)它具備很好的可編程性，編程模式簡(jiǎn)單，并且由于FPGA具備高度的集成性，我們可以極為靈活的設計系統組成。

在數據采集方面， 當前，越來(lái)越多的通信系統工作在很寬的頻帶上，對于保密和抗干擾有很高要求的某些無(wú)線(xiàn)通信更是如此，隨著(zhù)信號處理器件的處理速度越來(lái)越快，數據采樣的速率也變得越來(lái)越高，在某些電子信息領(lǐng)域，要求處理的頻帶要盡可能的寬、動(dòng)態(tài)范圍要盡可能的大，以便得到更寬的頻率搜索范圍，獲取更多的信息量。因此，通信系統對信號處理前端的A/D采樣電路提出了更高的要求，即希望A/D轉換速度快而采樣精度高，以便滿(mǎn)足系統處理的要求。

項目實(shí)施方案

1.方案基本功能框圖及描述

用框圖的方式并加以簡(jiǎn)單的描述簡(jiǎn)述實(shí)施本項目的技術(shù)方案。

A/D采樣電路采集到的信號，通過(guò)信號放大器和模擬轉換器轉換成14-bit的數字信號，這其中，FPGA的作用是提供始終頻率，并且控制放大和轉換器的相互協(xié)調工作。然后將數字信號通過(guò)以太網(wǎng)傳送到Web服務(wù)器上面，用戶(hù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)的監控遠程的現場(chǎng)狀況 。

2．需要的開(kāi)發(fā)平臺

本方案需要實(shí)現數據采集，采用動(dòng)態(tài)的模數轉換。接口設計：IDE接口。平臺需求：Spartan 3E初級板，ModelSim，XilinxISE8.1i，EDK等。

3．方案實(shí)施過(guò)程中需要開(kāi)發(fā)的模塊

具體模塊包括：

（1）邏輯設計和MicroBlaze IP模塊

（2）uclinux移植和A/D驅動(dòng)模塊

（3）BOA的移植和網(wǎng)頁(yè)模塊

（4）TCP/IP 通訊模塊

（5）數據采集模塊

4．系統最終要達到的性能指標

用戶(hù)通過(guò)登錄互聯(lián)網(wǎng)，輸入設備IP，能對現場(chǎng)的數據進(jìn)行實(shí)時(shí)監控來(lái)了解設備的運行狀況。

需要的其它資源

1.設計輸入輸出功能子板

圖象采集信號放大電路、鍵盤(pán)輸入擴展板。

2.測試設備

包括萬(wàn)用表、數字示波器、邏輯分析儀等常用設備。

3．仿真、開(kāi)發(fā)工具

仿真工具用Modelsim，開(kāi)發(fā)工具包括ISE、Matlab等。