[發明專利]一種FPGA實現的AD自動采集系統

在審

• 申請號: 201810601167.1
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108803418A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 李超;王茂森;劉驍;邱源;江虹
• 申請（專利權）人: 上海航天計算機技術研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明公開了一種FPGA實現的AD自動采集系統，包括CPU、FPGA、SRAM和若干A/D轉換電路；若干A/D轉換電路、CPU和SRAM分別與FPGA連接；SRAM用于存儲采集配置表和采集數據存儲表，CPU將采樣配置信息存儲在SRAM中，FPGA讀取配置信息控制采集過程，并將若干A/D轉換電路采集的結果寫入SRAM中，CPU再從SRAM中讀取采集的結果。本發明采用了軟件動態配置實現和AD自動化采集，實現了高效的、靈活的AD采集系統。

技術領域

本發明涉及航天飛行器電子技術領域，尤其涉及一種FPGA實現的AD自動采集系統。

背景技術

在星載電子產品中，模擬量采樣是必不可少的功能，且模擬量采樣的路數需求越來越多。目前多采用“單片機+AD”、“FPGA+AD”方案實現，“單片機+AD”方案中AD通道切換和AD采樣控制均由單片機控制實現，由于單片機順序運行軟件控制AD采樣時序，無法實現多路采集同時進行，同時AD采集的通道數據量受限于單片機的運行速度。“FPGA+AD”方案可實現多路同時采集，但目前的FPGA設計比較固定，缺少應用靈活性，且對CPU有一定的依賴性。

發明內容

為滿足星載計算機大批量的模擬量采集需求，降低對軟件運行時間的占用，提高CPU的使用效率，本發明提出了一種FPGA實現的AD自動采集系統。

本發明所采用的技術方案是：

一種FPGA實現的AD自動采集系統，包括CPU、FPGA、SRAM和若干A/D轉換電路；若干所述A/D轉換電路、所述CPU和所述SRAM分別與所述FPGA連接；所述SRAM用于存儲采集配置表和采集數據存儲表，所述CPU將采樣配置信息存儲在所述SRAM中，所述FPGA讀取配置信息控制采集過程，并將若干所述A/D轉換電路采集的結果寫入所述SRAM中，所述CPU再從所述SRAM中讀取采集的結果。

較佳的，所述A/D轉換電路包括A/D轉換芯片和若干模擬開關；若干所述模擬開關、所述A/D轉換芯片、所述CPU和所述SRAM分別與所述FPGA連接，若干所述模擬開關分別與所述A/D轉換芯片連接；若干所述模擬開關用以在所述FPGA控制下選通來接收外部輸入的模擬量，進而所述A/D轉換芯片在所述FPGA控制下將模擬量轉換成數字量，并將轉換后的數據存入所述SRAM中。

較佳的，所述FPGA包括CPU訪問控制邏輯、寄存器、SRAM訪問仲裁邏輯、SRAM訪問控制邏輯、定時器、A/D轉換芯片控制邏輯、模擬開關切換控制邏輯和主控制邏輯；所述CPU訪問控制邏輯用以實現對CPU地址到所述SRAM和所述FPGA內部寄存器存儲空間的映射，并實現所述SRAM訪問仲裁邏輯與所述CPU訪問控制邏輯的時序匹配；所述SRAM訪問控制邏輯用于對所述SRAM讀寫訪問的時序控制；所述定時器用于根據所述寄存器的設置維護自動采集系統的大周期和單路模擬采集的小周期，提供給所述主控邏輯；所述A/D轉換芯片控制邏輯用于控制所述A/D轉換芯片的采樣轉換過程和采集結果的獲取；所述模擬開關切換控制邏輯用于多路模擬量選擇。

較佳的，所述寄存器包括控制寄存器和狀態寄存器；所述控制寄存器用于設置采樣大周期、單路采樣周期以及中斷方式；所述狀態寄存器用于表征目前系統的運行狀態。

較佳的，所述SRAM包括兩個分區，分別存儲采集配置表和采集數據存儲表；所述采集配置表和所述采集數據存儲表的存儲區之間具有預留空間，用于后續的擴展。

較佳的，所述采集配置表中的每一路采集通道對應一個SRAM地址，采集通道的順序與SRAM地址的順序對應；所述采集數據存儲表中的每一次采集數據對應一個SRAM地址，采集通道的順序與SRAM地址的順序對應。

本發明實現的有益效果是：

本發明從提高AD采集功能的自動化程度出發，采用FPGA實現技術，實現了多路AD的自動采集功能，降低了AD采集過程對CPU的依賴，同時采樣表格化控制邏輯，賦予了AD采集系統應用靈活性。