[實用新型]基于DSP和FPGA的高速數據采集處理系統

有效

• 申請號: 201220334118.4
• 申請日: 2012-07-11
• 公開（公告）號: CN202838339U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 凌雁波;劉宇芳;陳祥;張鵬宙;張茜;苗豐;李勇
• 申請（專利權）人: 南京國電環保科技有限公司
• 主分類號: G06F17/40
• 分類號: G06F17/40
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

技術領域：

本發明設計一種基于DSP和FPGA的高速數據采集處理系統。

背景技術：

靜電除塵器的基本原理是利用高壓靜電對灰塵顆粒的極化產生的靜電力來完成對煙塵的吸附，是工廠除塵的重要手段，而高壓電源是這些除塵器的核心組成部分。

隨著功率電子器件大功率化、高頻化的發展，為了解決傳統靜電除塵器電源的體積大，效率低的問題，人們開始提高靜電除塵電源的工作頻率，使其工作在較高頻率下，在高頻條件下升壓，將大大減小升壓變壓器的體積，便于現場安裝使用。同時電源工作在高頻開關狀態，輸送到靜電除塵器中的電流脈沖具有很短的持續時間，因此電流脈沖的產生可以在幾微秒時間內被中止，這對于消除或限制反電暈以及避免ESP內部產生電弧是很重要的。高頻高壓功率變換器的主電路采用功率開關器件，變換器工作在很高的頻率，控制及時、快速。但現有高頻高壓變換器的控制系統還不能滿足其要求。?

現有的控制系統一般采用單DSP芯片的ADC接口直接進行數據采集的方式，一方面數據采集速度無法跟上快速控制的要求，另一方面占用了DSP處理器大量的資源，導致很實現一些復雜的控制算法。?

發明內容：

本發明的目的在于提供一個性能可靠的高速數據采集處理系統，主要包括外部傳感器接口、模/數轉換模塊、DSP處理器、FPGA處理器、數字控制電路、通訊接口和屏幕鍵盤模塊，其中外部傳感器接口與模/數轉換模塊相連接，模/數轉換模塊、DSP處理器、數字控制電路、通訊接口和屏幕鍵盤模塊分別與FPGA處理器連接，DSP處理器還與通訊接口連接。

?[0006]?外部傳感器接口負責對外部傳感器采集的模擬量進行調理，將不同的電平調整成統一范圍的電平輸入；

模/數轉換模塊負責將外部傳感器接口輸出的模擬量轉成數字量，并通過高速SPI接口將輸出送至FPGA處理器；

FPGA處理器主要作用是與DSP處理器間的數據交換和屏幕鍵盤模塊控制；

DSP處理器主要作用是數據處理、算法計算和人機界面接口。

數字控制電路主要作用是功率管控制和低壓電氣控制；?

通訊接口作用是實現控制系統和上位機之間通訊；

屏幕鍵盤模塊作用是進行實時的數據顯示和簡單的控制操作；

本實用新型相比現有技術具有如下優點：

本實用新型為了使得高頻功率變換器工作在高頻狀態，設計了一個高速的數據采集控制系統，對變換器各部分的電壓、電路和溫度等信號做實時的采集，經主控機構計算處理后，將控制信號傳送到各執行機構進行處理。

本實用新型采用DSP+FPGA雙處理器構建了一個高速數據采集+實時控制的高頻電源控制系統，利用FPGA處理器(現場可編程門陣列)在實時、并行數據處理上的優勢，DSP處理器(數字信號處理器)在復雜算法處理上的優勢，采用FPGA處理器做前端信號的采集和預處理，并通過DSP處理器進行數據的后期處理和復雜算法的計算處理，并通過FPGA處理器將計算結果送至外部執行機構，FPGA處理器和DSP處理器間通過DMA進行實時數據交換。?

附圖說明：

圖1為本實用新型的原理框圖；

圖2為本實用新型的主控流程圖。

圖3為外部傳感器接口電路圖。?

具體實施方式：

下面結合圖1說明具體實施方式，包括外部傳感器接口、模/數轉換模塊、FPGA處理器、DSP處理器、數字控制電路、通訊接口、屏幕鍵盤模塊，其中外部傳感器接口與模/數轉換模塊相連接，模/數轉換模塊、DSP處理器、數字控制電路、通訊接口和屏幕鍵盤模塊分別與FPGA處理器連接，DSP處理器還與通訊接口連接。

外部傳感器接口將從高頻電源上電壓、電流、溫度等傳感器過來的電壓信號進行幅值變換后，轉換成統一范圍的電壓信號送到模/數轉換模塊，接口電路采用了數字電位器AD5161BRM，可以通過SPI接口改變數字電位器的阻值，從而調整接口電路的增益，以適應不同的模擬量輸入，如圖3所示?

模/數轉換模塊將傳感器接口送出的電壓信號轉成數字量，并通過高速SPI接口送至FPGA處理器，并通過隔離數字接口（SPI接口）的方式實現了模擬電路和數字電路間的隔離。

模/數轉換模塊采用了ADI公司的AD7356高速ADC芯片。?