數字處理技術的發(fā)展對數據采集系統的發(fā)展起到了巨大的推動作用,現代武器、航空航天、遙感探測等各種高科技領域更是離不開數據采集。隨著ADC和FPGA等芯片設計生產制造技術的日益完善,高速數據采集日益蓬勃發(fā)展。本文以3GSPS高速數據采集卡的設計與實現為內容,介紹了高速數據采集卡的設計方案,以FPGA為核心,完成數據的高速采集、存儲和傳輸。通過對比不同廠商的芯片的工作性能,結合本設計的主要性能指標確定了關鍵芯片的型號,并詳細介紹電路設計中的重點、難點以及注意事項。結合信號完整性理論的知識說明了在高速PCB設計過程中的重點和難點,介紹了一些高速PCB的設計原則,并對一些關鍵信號線的阻抗控制、消除干擾做了詳細說明。FPGA是本設計的核心,控制了系統的時序和邏輯,保證系統能夠平穩(wěn)運行。FPGA控制ADC進行采樣,采樣速率達到了3GSPS,并對ADC的輸出數據進行讀取并降速,然后存儲到DDR3中,接著通過USB3.0接口與上位機進行通信,實現數據的保存、回放和處理等功能。本文還利用MFC編寫開發(fā)了上位機程序,通過上位機下載USB3.0固件程序配置USB芯片的工作模式、控制ADC采樣,并將數據通過US...

【文章頁數】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來源及研究的背景和意義
    1.2 國內外在該方向的研究現狀及分析
        1.2.1 國外研究現狀
        1.2.2 國內研究現狀
    1.3 本文主要研究內容及結構安排
第2章 高速數據采集的相關原理及方案設計
    2.1 引言
    2.2 數據采集的基本原理及方法
    2.3 信號完整性簡介
        2.3.1 反射
        2.3.2 串擾
        2.3.3 差分信號
    2.4 電路設計方案
    2.5 電路主要器件選擇
        2.5.1 高速ADC芯片
        2.5.2 存儲芯片
        2.5.3 FPGA芯片
        2.5.4 數據傳輸接口方案
        2.5.5 采樣時鐘方案及芯片選擇
    2.6 本章小結
第3章 高速采集卡硬件電路設計與實現
    3.1 引言
    3.2 電路原理圖設計
        3.2.1 電源網絡設計
        3.2.2 FPGA電路
        3.2.3 模擬前端設計
        3.2.4 AD采集電路
        3.2.5 采樣時鐘電路
        3.2.6 USB電路
        3.2.7 DDR3 存儲電路
        3.2.8 PCI-E電路
    3.3 硬件PCB圖布局及布線
        3.3.1 PCB疊層設計
        3.3.2 LVDS差分信號走線
        3.3.3 USB芯片布線
        3.3.4 DDR3 布線
    3.4 本章小結
第4章 軟件實現及電路測試
    4.1 前端采樣電路配置及測試
        4.1.1 采集時鐘程序設計
        4.1.2 AD工作模式配置
        4.1.3 時鐘測試
        4.1.4 采樣結果測試
    4.2 USB數據傳輸模塊程序開發(fā)及測試
        4.2.1 FPGA端程序設計
        4.2.2 USB固件程序設計
        4.2.3 PC端程序設計
        4.2.4 USB數據傳輸測試
    4.3 DDR3 讀寫模塊測試
    4.4 整體測試
        4.4.1 測試程序設計
        4.4.2 測試結果
    4.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及其他成果
附錄1 電路實物圖
致謝



本文編號：3829783