基于ARM+FPGA的高速信号采集与存储系统设计.

### 基于ARM+FPGA的高速信号采集与存储系统设计 #### 摘要解析与背景介绍 本文档探讨了一种创新性的解决方案——一种基于ARM+FPGA架构的高速信号采集与存储系统的设计。该系统旨在满足多个领域的数据采集需求，如图像处理、航空航天、遥感测量以及现代电子测试等，这些领域往往要求测试仪器能够即时保存原始测试数据，以便后续进行数据分析和处理。随着前端探测器性能的不断提升，对系统存储容量、体积、成本以及稳定性的要求也随之提高。因此，设计一个可靠、体积小巧且成本低廉的数据存储系统显得尤为重要。 #### 关键技术与设计要点 ##### ARM+FPGA架构概述 本系统的核心技术在于结合了ARM嵌入式处理器与FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的架构优势。ARM处理器负责整体系统的控制逻辑，而FPGA则被用作协处理器，实现诸如FIFO（First In First Out，先进先出队列）、接口与时序控制等功能，从而协助ARM进行数据采集。通过将部分硬件逻辑集成到FPGA中，不仅可以简化外部电路设计，还能够使得整个设计更加灵活，便于开发与调试，并且提高系统的可靠性。 ##### 硬件设计 硬件平台以ARM+FPGA为核心，其中ARM处理器选用了三星公司的S3C2410型号，FPGA选择了Altera公司的EP2C8型号。硬件设计围绕这两款核心芯片展开，包括电源设计以及ARM和FPGA的外围电路设计。此外，文档还详细介绍了PCB设计以及调试过程中需要注意的关键问题，确保系统的稳定性和高效性。 ##### 软件设计 系统采用Linux作为操作系统，充分利用嵌入式Linux的特性来优化系统的实时性能。基于Qt的用户界面应用程序也被开发出来，以提供直观易用的操作界面。最终，通过对系统的测试结果进行分析，指出了存在的问题并提出了相应的改进措施。 #### 关键词解析 - **ARM**：指ARM处理器，本文选用的是三星公司的S3C2410，作为整个系统的主控单元。 - **S3C2410**：是三星公司的一款低功耗、高性能的ARM920T内核微处理器，适用于多种嵌入式应用场合。 - **ADC**：即模数转换器，在信号采集系统中用于将模拟信号转换为数字信号。 - **数据采集**：是指通过传感器等装置获取物理世界中的信号或数据，并将其转换成计算机可以处理的形式的过程。 - **FPGA**：现场可编程门阵列，本文选用的是Altera公司的EP2C8，用于实现系统的逻辑功能。 - **EP2C8**：是Altera公司的一款低成本、高性能的FPGA芯片，适合于多种嵌入式系统的设计。 - **Linux**：开源操作系统，本文中作为系统软件平台使用，具备良好的稳定性和实时性。 - **Qt**：跨平台的应用程序框架，本文中用于开发用户界面。 #### 结论 本文提出了一种基于ARM+FPGA的高速信号采集与存储系统的解决方案。该方案具有高性能、低成本和体积小巧的特点，不仅适用于多种应用场景，而且通过对硬件和软件的精心设计，极大地提高了系统的稳定性和实用性。通过这种方式，可以有效地满足当前对于信号采集与存储系统日益增长的需求。