本文详细介绍了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）技术的对击锤力能参数测量仪的设计。FPGA作为一种可重配置的硬件设备，因其高速和并行处理的特性，在数据采集和信号处理领域被广泛应用。该测量仪旨在实现锻造生产中对击锤打击能量、打击力等力能参数的测量，其目的是为了提高锻造过程的质量控制和设备的运行可靠性。
系统设计采用了四通道高速同步数据采集的方式，具体使用了两个压电式加速度传感器和两个位移传感器。压电式加速度传感器能够将力信号转换为电信号，通过其产生的高灵敏度和快速响应时间，可以在动态测量中提供精确的加速度数据。位移传感器则用于检测和记录材料在打击过程中发生的位移变化，进而可以用于推导出其他相关物理参数。
系统核心控制芯片选用了Ahera公司的EP2C5Q24018 FPGA芯片，该芯片具有足够的逻辑单元和引脚来实现复杂的数据处理和接口控制。在硬件设计上，FPGA能够通过编程来实现各种逻辑功能，如数据采集控制、数据缓冲、USB2.0接口控制以及内部状态机的设计等。
USB2.0接口在该系统中起到了关键作用，它是连接测量仪与个人计算机（PC）之间的桥梁。测量仪通过USB2.0接口能够将采集到的数据实时上传至PC机进行进一步的分析和处理。USB2.0接口的高速数据传输能力（理论传输速率达到480 Mbps）确保了大量数据能够迅速传输，满足了系统设计对于实时性的要求。
系统在软件方面，需要实现对硬件采集到的数据进行有效的解算，以得到所需的力能参数。文章中提到了采集过程长达524ms的加速度和位移数据的处理，这些数据通过FPGA内部状态机的逻辑控制进行计算，并最终通过USB2.0接口发送到PC机上。
系统的采样频率达到了1 MHz，这意味着在1秒内可以进行100万次的测量，这对于打击能量和打击力这样的瞬态参数测量非常重要。同时，数据传输速率也达到了30MB/s，保证了数据传输的高速性。
现场测试结果表明，该系统能够在强冲击和大振动的恶劣环境下稳定可靠地工作。这样的系统设计，不仅对于提升锻造质量控制具有重要的意义，而且对于保证锻造设备安全运行提供了可靠的数据支持。
关键词解释：
- 对击锤：是指在锻造过程中，利用两个锤头对材料进行交替打击的设备，是锻造过程中的重要组成部分。
- 力能参数：指在锻造中涉及到的力和能量相关的参数，包括但不限于打击能量、打击力、速度等。
- CY7C68013A芯片：是Cypress公司生产的带USB接口的微控制器，通常用于实现USB数据传输控制。
- USB2.0：第二代通用串行总线（Universal Serial Bus）标准，传输速率最高可达480 Mbps，被广泛用于计算机和外设之间的高速数据交换。
- FPGA：现场可编程门阵列，一种可以通过用户编程实现特定逻辑功能的集成电路。
