精品专题资料（2021-2022年收藏）基于FPGA和USB接口的高速高精度通用数据采集卡设计概要.doc

第23卷第1期湖南理工学院学报(自然科学版Vol.23 No.1 2010年3月 Journal of Hunan

Institute of Science and Technology (Natural Sciences Mar.

2010基于FPGA和USB接口的高速高精度

通用数据采集卡设计

万军华, 张国云, 罗荣辉, 王志伟, 刘立军, 何彪胜

(湖南理工学院信息与通讯工程学院, 湖南岳阳 414006

摘 要: 讨论了一类基于FPGA和USB接口的高速高精度通用数据采集卡的设计方法,

该方法充分发挥了FPGA和USB的优点, 解决了传统数据采集卡的缺陷.

关键词: FPGA; USB接口; 通用数据采集卡; 信号调理

Abstract: The paper studies the method about design of universal data acquisition card of

high speed and accuracy based on FPGA and USB interface. The method exerts virtues of FPGA

and USB, and it resolves limitation of traditional data acquisition card.

Key words:FPGA; USB interface; universal data acquisition card; signal modulate

随着现代工业生产和科学研究的发展, 对数字信号的处理越来越频繁,

而进行数字处理的先决条件是将所研究的对象数字化, 因此数据采集日益得到重视,

对数据采集的要求日益提高. 实际上,

在瞬态信号测量、图像信号处理等一些高速、高精度的测量中,

都迫切需要进行高速数据采集;

在图像信号处理、瞬态信号检测、工业过程检测和监控等领域,

更是要求高速度、高精度、高实时性的数据采集.

现在通用的高速数据采集卡一般多是PCI卡、ISA卡和USB卡,

这种情况下数据的采样速度和采样精度都不是很高. 而基于FPGA设计,

可以较大地提高数据的采样速度和精度.

基于以上原因,

本文讨论了一类基于FPGA和USB接口的高速高精度通用数据采集卡的研制方法,

该方法充分发挥了FPGA和USB的优点, 解决了传统数据采集卡的缺陷,

弥补了当前市场上该类产品的不足.

1 系统硬件设计

该系统主要由信号调理模块、14位A/D转换器ADS805模块、基于FPGA的主控模块、

USB收发控制模块、片外存储器及其他辅助电路组成, 其数据的采样率可高达20 Msps;

适用于较高速动态信号的实时记录和采集, 其硬件系统总体结构框图如图1所示.

46 湖南理工学院学报(自然科学版 第23卷 调理电路与A /D 数字信号. 处理后的

模块, 根据相关的控

制信息, 通过选择先

存储在外部SRAM, 然

后经过相关的数字处

理后再传输给上位机. 转换器,

将传感器采集的模拟信号进行相关的信号调理后送入ADS805芯片转换为2 系统模块介绍

2.1 A/D 转换模块及外围电路

图1 硬件总体框架图

在数据采集过程中可能超过A/D , 信号的变化幅度比较大, 如果放大,

那么放大后的信号幅值很有的转换量程. 所以必须根据信号的变化相应调整放大器的增益.