基于PXI的并行八通道数据采集模块的设计

论文摘要

本文首先对课题研究背景和研究意义以及国内外研究现状做了详细介绍,详细比较了基于不同总线协议的数据采集系统。概括的介绍了PCI总线协议和PXI接口的实现。本数据采集模块的设计主要有硬件设计、FPGA设计和软件设计。硬件电路采用模块化的设计结构,主要由电源管理电路、数据采集电路、数据存储电路、PCI桥电路和其他控制电路等构成。FPGA逻辑设计仍然采用模块化的设计思想,在设计顶层调用各个功能子模块,功能模块有：数据采集模块、数据存储模块、PCI桥接口本地端控制模块和其他电路接口控制模块等。模块的软件设计由驱动程序设计和应用程序设计两部分组成。本设计的驱动采用Windriver驱动开发软件完成,应用程序是在虚拟仪器开发软件LabWindows/CVI上完成。最后详细介绍了模块的调试方法。首先是硬件调试,接着是FPGA和上位机控制软件调试,最后是板级联调。本设计的数据采集模块可进行8个通道并行单次数据采集和乒乓模式下的连续采集。在单次数据采集模式下,每个通道最高可存储8M个采样点；在乒乓模式下,8个通道采集回的数据将会实时传输到上位机上,因此可以实时监控外部信号。由于受到总线操作模式的影响,乒乓模式下最高采样频率在50K左右。模块在精度、可靠性和维护上都具有良好的特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状及水平
• 1.3 论文内容的结构安排
• 第2章 PCI总线及PXI总线接口实现
• 2.1 PCI总线规范
• 2.1.1 PCI总线介绍
• 2.1.2 PCI总线信号定义
• 2.1.3 PCI总线操作
• 2.2 PXI总线接口的实现
• 第3章 硬件设计
• 3.1 总体原理框图
• 3.2 电源管理
• 3.3 数据采集
• 3.4 数据存储
• 3.5 FPGA选型及配置
• 3.6 PCI桥电路
• 3.7 通道控制
• 3.8 连接器和外触发
• 第4章 FPGA设计
• 4.1 FPGA逻辑总体设计
• 4.2 数据采集逻辑设计
• 4.3 数据存储逻辑设计
• 4.3.1 SDRAM接口控制逻辑设计
• 4.3.2 常规存储和乒乓存储
• 4.4 PCI9054本地端控制逻辑设计
• 4.5 增益和继电器控制逻辑设计
• 4.6 触发控制逻辑设计
• 4.7 外触发D/A接口控制逻辑设计
• 2C接口逻辑设计'>4.8 I²C接口逻辑设计
• 第5章 软件设计
• 5.1 驱动程序设计
• 5.2 应用程序设计
• 第6章 模块调试
• 6.1 调试概述
• 6.2 硬件调试
• 6.2.1 检查电路板
• 6.2.2 工作电压调试
• 6.2.3 PXI接口调试
• 6.2.4 FPGA及外围电路调试
• 6.3 FPGA调试阶段
• 6.3.1 PCI9054本地端口调试
• 6.3.2 数据通道调试
• 6.3.3 ADC接口和数据存储调试
• 6.4 软件调试阶段
• 6.4.1 校准
• 6.4.2 直流误差检验
• 6.4.3 交流误差检验
• 第7章 总结与展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 课题展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果