基于FPGA的数据采集与存储技术研究.pdf

《基于FPGA的数据采集与存储技术研究》这篇文章探讨了如何使用现场可编程门阵列（FPGA）作为微控制器，实现音频信号的数据采集与存储。文章指出，FPGA因其高度可编程性和强大的实时数据处理能力，在数据处理领域扮演着越来越重要的角色，尤其是在高端应用中，甚至有可能替代传统的数字信号处理器（DSP）。 文中提到了音频信号采集的三种主要技术：8位、16位和24位采集。8位采集虽然实现简单，但由于其较高的失真，现在已经较少使用。16位和24位采集则在听觉效果上差别不大，但24位采集需要更多的资源，因此通常选择16位采集技术。文章重点介绍了AD公司推出的AD7705，这是一款双通道高精度ADC（模拟-to-数字转换器），特别适用于低频模拟信号的测量，能实现16位转换精度，常用于微控制器和数字信号处理系统中。 在系统设计中，音频信号首先通过传感器采集，然后经过信号调理电路和滤波器处理，以降低噪声。接下来，信号由AD7705进行转换，生成的数字信号再由FPGA进行进一步处理。FPGA的丰富逻辑资源使得它能有效地实现实时数据处理。此外，文章还使用MATLAB设计了低通滤波器，对前端信号中的噪声进行过滤，并通过Quartus II开发软件进行系统仿真，验证了设计的有效性。 整个系统的关键在于FPGA的设计和配置，它不仅可以处理ADC转换后的数据，还可以控制数据的存储。文章中提到的AT45DB041B是一种非易失性闪存芯片，用于存储采集到的音频数据。这种存储解决方案允许在无电源的情况下保留数据，是数据采集系统的重要组成部分。 文章深入研究了基于FPGA的数据采集与存储技术，结合了AD7705和MATLAB滤波器设计，以及Quartus II的仿真，为硬件开发人员提供了专业指导。这种技术的应用不仅限于音频信号处理，还可以扩展到其他需要实时处理和大量数据存储的领域，如图像处理、通信系统等。