[發明專利]基于FPGA的改進型設備數據采集終端及其使用方法

有效

• 申請號: 202011006254.6
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112099411B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 官魯衛
• 申請（專利權）人: 廣西快快科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 合肥信誠兆佳知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34159
• 代理人: 尉敏

本發明涉及通訊技術領域，公開了基于FPGA的改進型設備數據采集終端，包括外殼，可拆卸設于外殼內的集成板以及安裝在外殼內的基于FPGA的數據采集處理板，AD數據轉換板，數字信號處理DSP板，所述基于FPGA的數據采集處理板，用于發出AD數據采集轉換控制時序，用于由FPGA下降沿控制開始數據采集，由FPGA上升沿控制AD數據轉換板開始A/D轉換；還用于將所采集的數據存入FPGA內部實現的雙口RAM，所述AD數據轉換板與所述基于FPGA的數據采集處理板相連，用于在所述基于FPGA的數據采集處理板發現的轉換控制指令，對所采集的數據進行轉換。本發明無需互斥操作，最大限度的保證數據采集轉換的實時性，同時減少系統其他的硬件開銷，并且方便集成板和外殼安裝拆卸。

技術領域

本發明涉及通訊技術領域，尤其涉及基于FPGA的改進型設備數據采集終端。

背景技術

目前，在工業生產和科學技術研究的各行業中，常常需要對各種數據進行采集，如液位、溫度、壓力、頻率等信息的采集。在圖像處理、瞬態信號檢測、軟件無線電等一些領域，更是要求高速度、高精度、高實時性的數據采集技術。

數據采集系統的任務就是將采集傳感器輸出的模擬信號進行處理并轉換成計算機能識別的數字信號，有計算機進行相應的計算和處理來滿足不同的需要，得到所需的數據。數據采集系統性能的好壞，是由它的精度和速度來決定的。在保證精度的前提下，應當用盡可能高的采集速度，這樣才能滿足實時采集、實時處理和實時控制對速度的要求。

現有的采集模塊，存在如下問題：

第一，采樣速率低。數據采集模塊采用12路A/D串行采集方法，同過38譯碼器選通，A/D模塊與單片機采用端口模擬SPI方式通信，單路采集耗時1ms，12通道循環周期為12ms。

第二，數據訪問仲裁速度慢。如，當采用方案CPU11模塊和單片機共享單端SRAM，由CPLD來做多路選擇器時，導致每一次單片機訪問SRAM至少需要14個指令周期，用于鎖定和釋放總線。同時由于模塊使用中斷方式通知CPU11總線占用，存在潛在的風險使得CPU11 長時間處于中斷狀態，影響綜合控制器響應速度。

發明內容

本發明的目的在于提供基于FPGA的改進型設備數據采集終端，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

基于FPGA的改進型設備數據采集終端，包括外殼，可拆卸設于外殼內的集成板以及安裝在外殼內的基于FPGA的數據采集處理板， AD數據轉換板，數字信號處理DSP板。

所述基于FPGA的數據采集處理板，用于發出AD數據采集轉換控制時序，用于由FPGA下降沿控制開始數據采集，由FPGA上升沿控制 AD數據轉換板開始A/D轉換；還用于將所采集的數據存入FPGA內部實現的雙口RAM。

所述AD數據轉換板與所述基于FPGA的數據采集處理板相連，用于在所述基于FPGA的數據采集處理板發現的轉換控制指令，對所采集的數據進行轉換。

所述數字信號處理DSP板與所述基于FPGA的數據采集處理板相連，用于通過所述雙口RAM異步讀取所采集的數據，并用于對數據進行濾波，同時將濾波后的數據放回FPGA。

所述外殼包括固定殼體、翻轉殼體以及端蓋，固定殼體和翻轉殼體以及端蓋組成矩形盒狀結構，固定殼體的一側板開設缺口，翻轉殼體的一側具有位于缺口內的連接部，連接部和缺口內壁通過銷軸轉動連接，且銷軸上轉動套接有主動齒輪。

所述集成板設于固定殼體內，固定殼體內安裝用于固定集成板的定位機構。