基于DSP和FPGA的导引头数据采集系统设计

基于DSP+FPGA的实时信号采集系统设计与实现周新淳【摘要】为了提高对实时信号采集的准确性和无偏性,提出一种基于DSP+FPGA 的实时信号采集系统设计方案.系统采用4个换能器基阵并联组成信号采集阵列单元,对采集的原始信号通过模拟信号预处理机进行放大滤波处理,采用TMS32010DSP芯片作为信号处理器核心芯片实现实时信号采集和处理,包括信号频谱分析和目标信息模拟,由DSP控制D/A转换器进行数/模转换,通过FPGA实现数据存储,在PC机上实时显示采样数据和DSP处理结果;通过仿真实验进行性能测试,结果表明,该信号采集系统能有效实现实时信号采集和处理,抗干扰能力较强.%In order to improve the accuracy and bias of real-time signal acquisition,a real-time signal acquisition system based on DSP +-FPGA is proposed.The system adopts 4 transducer array to build parallel array signal acquisition unit,the original signal acquisition amplification filtering through analog signal pretreatment,using TMS32010DSP chip as the core of signal processor chip to realize real-time signal acquisition andprocessing,including the signal spectrum analysis and target information simulation,controlled by DSP D/A converter DAC,through the realization of FPGA data storage,real-time display on the PC and DSP sampling data processing results.The performance of the system is tested by simulation.The results show that the signal acquisition system can effectively realize the real-time signal acquisition and processing,the anti-interference ability is strong.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2017(025)008【总页数】4页(P210-213)【关键词】DSP;FPGA;信号采集;系统设计【作者】周新淳【作者单位】宝鸡文理学院物理与光电技术学院,陕西宝鸡721016【正文语种】中文【中图分类】TN911实时信号采集是实现信号处理和数据分析的第一步，通过对信号发生源的实时信号采集，在军事和民用方面都具有广泛的用途。

基于FPGA的高速数据采集系统的设计与实现近年来，随着科技的飞速发展，数据采集技术也得到了越来越广泛的应用。

作为物联网和智能化工业的重要组成部分，高速数据采集系统的研发也越来越受到人们的关注。

而基于FPGA的高速数据采集系统，以其可编程性、高速性、低功耗等优点，成为当前数据采集系统的研究热点之一。

一、基于FPGA的高速数据采集系统的原理FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑芯片，它可以通过用户的编程实现各种数字逻辑电路的功能。

在高速数据采集系统中，FPGA可以实现数据的缓存、预处理、调节和处理等功能。

基于FPGA的高速数据采集系统，由硬件和软件两部分组成，其中硬件部分主要指FPGA芯片和外部控制电路，而软件部分则主要指FPGA编程和数据采集软件。

在这个系统中，数据采集器会将采集到的原始数据传输到FPGA中进行处理。

FPGA通过可编程的逻辑电路将原始数据缓存、预处理和调整，并将处理结果传输到接口电路中，最终形成符合要求的数字信号输出。

这些数字信号经过AD转换器转化为模拟信号，再通过后级电路处理后送往计算机或其他设备，实现数据的转化和处理。

二、基于FPGA的高速数据采集系统的设计与实现1、硬件设计在基于FPGA的高速数据采集系统中，硬件设计主要包括模拟电路设计、数字电路设计、数据采集和数据传输电路设计等多个方面。

其中模拟电路的设计主要涉及信号放大、滤波、匹配等问题，目的是将多种模拟信号转化为数字信号，并保证信号的稳定性和准确性。

数字电路的设计则主要包括时钟、计数器、寄存器等部分。

时钟电路主要起到同步采样的作用，使采集数据达到稳定和准确的效果，计数器和寄存器则主要用于处理采集到的数据。

数据采集电路和数据传输电路是整个系统的核心。

数据采集电路负责将采集到的原始数据传输到FPGA中，并通过预处理模块对数据进行处理。

而数据传输电路则主要用于传送处理后的数据到后端设备中。

基于FPGA的高速数据采集系统设计随着科学技术的不断进步，数据采集系统在许多领域都发挥着重要作用。

为了满足高速数据采集的需求，基于现场可编程门阵列（FPGA）的高速数据采集系统设计应运而生。

本文将介绍这一系统的设计原理和关键技术。

首先，我们需要了解FPGA的基本原理。

FPGA是一种可编程的硬件设备，可以根据需要重新配置其内部逻辑电路。

这使得FPGA在数据采集系统中具有极大的灵活性和可扩展性。

与传统的数据采集系统相比，基于FPGA的系统可以实现更高的采样率和更低的延迟。

基于FPGA的高速数据采集系统设计主要包括以下几个关键技术。

首先是模数转换（ADC）技术。

ADC是将连续的模拟信号转换为数字信号的关键环节。

在高速数据采集系统中，需要使用高速、高精度的ADC来保证数据的准确性和完整性。

其次是FPGA内部逻辑电路的设计。

为了实现高速数据采集，需要设计高效的数据处理逻辑电路。

这些电路可以实现数据的实时处理、存储和传输等功能。

同时，还需要考虑电路的时序约束和资源分配等问题，以确保系统的稳定性和可靠性。

另外，时钟同步技术也是高速数据采集系统设计的重要内容。

在高速数据采集过程中，各个模块需要保持同步，以确保数据的准确性。

因此，需要设计合理的时钟同步方案，保证各个模块在同一个时钟周期内完成数据的采样和处理。

最后，还需要考虑系统的接口和通信问题。

基于FPGA的高速数据采集系统通常需要与其他设备进行数据交互，如计算机、存储设备等。

因此，需要设计合适的接口和通信协议，实现数据的传输和存储。

综上所述，基于FPGA的高速数据采集系统设计涉及多个关键技术，包括ADC技术、FPGA内部逻辑电路设计、时钟同步技术以及接口和通信问题。

通过合理的设计和优化，可以实现高速、高精度的数据采集，满足现代科学研究和工程应用的需求。

这将为各个领域的数据采集工作带来巨大的便利和发展空间。

基于DSP和FPGA的数据采集系统设计
李利品;高国旺;任志平
【期刊名称】《电测与仪表》
【年(卷),期】2008(045)008
【摘要】结合高速DSP和FPGA的特点,设计了一套数据采集系统,应用FPGA的
内部逻辑实现时序控制,以DSP作为采集系统的核心,对采集到的数据进行滤波等处理,并将处理后的结果通过USB口传输到计算机.该系统具有电路结构简单、功耗低、数据传输方便等优点,可用于电压、电流、温度等参量的采集系统中.
【总页数】3页(P42-44)
【作者】李利品;高国旺;任志平
【作者单位】西安石油大学,光电油气测井与检测教育部重点实验室,西安,710065;
西安石油大学,光电油气测井与检测教育部重点实验室,西安,710065;西安石油大学,光电油气测井与检测教育部重点实验室,西安,710065
【正文语种】中文
【中图分类】TP274.2
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1.基于DSP与FPGA的蓝牙数据采集系统设计 [J], 杨勇;杨润生;刘品
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基于FPGA的高速数据采集系统设计随着科技的不断进步，数据采集和处理的速度需求也越来越高。

为了满足这种需求，基于FPGA的高速数据采集系统应运而生。

本文将对其进行阐述，包括其原理、结构、应用和未来发展方向。

一、系统原理FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，通过程序设计可以实现不同的逻辑和功能。

基于FPGA的数据采集系统，即是将FPGA作为处理核心，利用其高速的数据处理能力和可编程性，进行数据采集和处理。

这种系统的原理是将信号输入到FPGA中，通过FPGA的逻辑电路分析、处理、交换和传输等一系列操作，将数据利用高速通信接口传输到处理单元，最终实现高速数据采集和处理的功能。

二、系统结构基于FPGA的高速数据采集系统一般由两部分组成：数据采集模块和数据处理模块。

1. 数据采集模块数据采集模块主要由采样模块、数字信号处理模块、时钟模块和控制模块等组成。

其中，采样模块是整个数据采集模块中最为重要的部分，其主要功能是对模拟信号进行采样、变换为数字信号并存储到缓存中。

数字信号处理模块则对采样得到的信号进行滤波、放大等处理操作，使其符合后续处理的要求。

时钟模块负责对采集数据进行时钟同步，确保数据的完整性和准确性。

控制模块负责控制整个系统的运作和协调各模块的工作，保证系统运行的顺畅和稳定。

2. 数据处理模块数据处理模块主要由处理核心、存储模块和通信模块组成。

其中，处理核心是整个数据处理模块中最为重要的部分，其主要通过FPGA中的逻辑电路对采样数据进行处理、分析和计算等操作，使其符合需求并输出结果。

存储模块是处理模块中用于存储数据的部分，如FPGA中集成的RAM、Flash等存储器件。

通信模块则主要实现数据的传输和交换，包括高速串口、以太网接口、USB接口等。

三、应用领域基于FPGA的高速数据采集系统广泛应用于科学研究、医疗领域、通信技术、工业控制等各个领域。

1. 科学研究：FPGA作为高速数据采集系统的处理核心，在科学研究中起到了重要作用。

基于DSP的高速数据采集系统设计与实现近年来，数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）得到了广泛的应用，特别是在高速数据采集系统中。

高速数据采集系统的设计和实现，对于科学研究和工业控制等领域至关重要。

因此，本文将重点讨论基于DSP的高速数据采集系统的设计和实现。

一、引言高速数据采集系统是一种用于采集高速数字信号的电子设备。

它们广泛应用于无线电通信、医疗仪器、控制系统、航空航天等领域。

为了更好地满足市场需求，高速数据采集系统需要具有高分辨率、高速率、高精度和低噪声等特性。

目前，市场上的高速数据采集系统大多采用DSP芯片作为数据处理核心。

DSP 芯片具有高性能、低功耗、灵活性强等特点，可以大大提高数据采集、处理和储存的效率。

因此，DSP技术已经成为高速数据采集系统设计的重要手段之一。

二、基于DSP的高速数据采集系统的设计和实现基于DSP的高速数据采集系统可以分为以下几个部分：信号输入模块、信号调理模块、数据处理模块和数据输出模块。

1. 信号输入模块信号输入模块是高速数据采集系统的核心组成部分之一。

其主要功能是将来自传感器和信号源的传输数据进行采集。

在设计信号输入模块时，需要考虑到信号源的信号特性以及传输介质的特性。

一般情况下，采用ASIC（Application Specific Integrated Circuit）芯片实现数据采集的模拟前端电路。

在信号输入模块中，需要进行信号放大、滤波、采样和数据转换等一系列操作。

这些操作需要满足系统对信号采集的高分辨率、高速率、高精度和低噪声的要求。

2. 信号调理模块信号调理模块用于对采集到的原始数据进行处理和提取。

该模块的主要任务是对信号进行滤波、去噪、分频和分析等操作，以便更好地适应后续的数据处理和分析。

信号调理模块的实现方式通常采用DSP芯片进行数据处理。

DSP芯片可以根据不同的信号特性，运用不同的算法进行信号调理。

在设计信号调理模块时，需要根据信号的特性和需求选择和设计合适的算法。

基于FPGA+DSP的数据采集与实时处理系统的设计
柏滢;林都;鲜浩
【期刊名称】《传感器世界》
【年(卷),期】2014(0)10
【摘要】针对数据采集系统的大数据量处理要求,以及系统的实时性问题,提出了一种克服各自劣势,FPGA和DSP相结合的实时数据采集和处理系统.阐述了系统的工作原理及各功能模块的构成,该系统由FPGA模块、DSP模块、采集模块、数据传输模块、电源模块组成,通过对此系统的调试分析,实现了数据的实时采集与处理.该数据采集和处理系统结构灵活、控制简单、可靠性高,具有较大的实用价值.
【总页数】5页(P27-31)
【作者】柏滢;林都;鲜浩
【作者单位】中北大学计算机与控制工程学院,山西太原030051;中北大学计算机与控制工程学院,山西太原030051;中北大学计算机与控制工程学院,山西太原030051
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
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基于DSP和FPGA的多频声纳采集系统设计刘寅;许枫;韦志恒【期刊名称】《微计算机信息》【年(卷),期】2011(027)012【摘要】设计了一种基于TI DSP TMS320C6455和Xilinx FPGA XC2V1000的多频声纳数据采集系统,各个通道采样率可通过程序独立调整。

该方案将FPGA映射到DSPEMIF的一段地址空间,使用FPGA做多路ADC器件的信号采集控制和数据缓冲。

DSP通过对FPGA的访问,间接控制ADC芯片完成数据的采集。

经过实际测试,采用本方案设计的数据采集系统能够以不同采样率同时采集多个通道的数据,具有很强的灵活性,工作稳定可靠,已成功应用于某型声纳,并可广泛应用于多种数据采集场合。

%A kind of multi_frequency sonar date acqusition system was designed based on TI DSP TMS320C6455 and Xilinx FPGA XC2V1000. The sample frequency of each channel can be adjusted by program independently. FPGA is mapped into the memory space of DSP. The controlling units of all ADCs are implemented in FPGA, which also works as buffers of the data. DSP completes the data acqusition of multi_frequency signals indirectly by accessing FPGA. This system allows each channel to complete the data acqusition of signals with its own sample frequency at the same time. It’s very flexible and stable .This system has been applied in a certain type of sonar system successfully, and also can be widely used in many another fields of data acqusition.【总页数】3页(P12-14)【作者】刘寅;许枫;韦志恒【作者单位】中国科学院研究生院／中国科学院声学研究所;中国科学院声学研究所;中国科学院声学研究所【正文语种】中文【中图分类】TP274.2【相关文献】1.基于DSP和FPGA的被动声探测实时采集系统设计 [J], 孙昌君;李立京;郑帅;宋舒雯2.基于DSP+FPGA的实时信号采集系统设计与实现 [J], 周新淳3.基于DSP+FPGA的多频GPS接收机系统设计 [J], 王忠;刘光斌;张博4.基于DSP与FPGA的信号采集系统设计 [J], 胡益诚;张晓曦;代明清;李碧涵5.基于FPGA与DSP的发动机参数采集系统设计 [J], 孙文莉;王海涛;蔡磊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于FPGA的数据采集系统的设计张玉华（江西理工大学，江西 赣州 341000）摘 要以一片高速双通道A/D转换器AD9288为核心，在可编程逻辑器件EP1C3T144C6的控制下构成双通道数据采集系统。

系统设计具有速度高、控制灵活方便等特点，且系统价格适中。

关键词信号调理电路；AD9288；EP1C3T144C61 引言随着计算机技术的发展与普及，数字设备越来越多的取代模拟设备。

然而，外部世界的大部分信息都是以一些连续的物理量形式出现的，要将这些信息进行数字化处理，就必须先将模拟信号转换成数字信号，然后送往处理器，进行处理、显示、传输与记录，这个过程称为数据采集。

目前，高速数据采集技术已广泛应用在雷达、声呐、软件无线电、瞬态信号测试等领域，并不断推动着这些领域的发展。

2 系统设计方案设计要求信号采样通道带宽20MHz，采样频率50MHz，可以采用一片采样速率高于50MHz的A/D进行采样，鉴于FPGA内部具有丰富的触发器和引脚，设计周期较短，具有可编程性和实现方案容易改动的特点，系统采用了A/D+FPGA的方案。

数据采集系统的组成如图1所示，主要包括三部分：信号调理、A/D转换和FPGA逻辑设计。

输入的模拟信号先经过信号调理电路进行信号的放大、滤波、使信号带宽限制在需要的范围内，并使信号的幅度与ADC的量程相匹配；经过以上处理后，信号被送入A/D模数转换器量化；转换后的数字量暂存在FPGA内部块RAM设计的FIFO 中，以供处理器读取并处理，采集的时序控制由FPGA逻辑电路完成[1]。

图1 数据采集系统的组成3 信号调理电路由于输入的模拟信号的幅度变化范围一般很宽（在本系统设计中输入信号范围为50mV~50Vp-p），而一般的A/D转换器输入信号范围都不可能有这么宽，所以在进行A/D转换之前，被测信号必须进行处理，才能满足A/D转换器的要求。

信号调理电路框图如图2所示，由高阻衰减器、前级放大器、低阻衰减器、后级放大器及控制电路组成，通过电子开关改变运放的增益，从而实现幅度的调节，完成对被测信号的程控放大和衰减、交/直流耦合、信号平移等预处理[2]。

基于DSP的数据采集系统的设计与研究摘要当前，由于科学技术在不断的发展，而对于通讯、雷达、航天测量、电子对抗、图像以及多媒体方面等领域对于数据采集系统的要求从而提出了更高的一个层次。

而随着电子芯片不断的推出，在其系统设计上也就有了更加广泛的选择条件，从而促使采集系统得到更加迅速的发展。

但是，怎样可以把大量的数据进行快速的存储，则是作为采集系统设计当中必须解决的问题。

基于DSP的数据采集系统，主要给出了一个总体的系统方案介绍，从而选取在系统当中主要的一个硬件模块，进行分析了其主要硬件的功能以及软件设计的主要思想。

应用这种方案主要通过高速、实时的大容量数据进行采集，从而也突出了它的优越性，从而为数据采集系统提供更为有效的一个途径。

关键词电子芯片；DSP 数据采集；系统设计对于实时数据的采集系统则是作为测量当中不可缺少的一部分组成。

一般在对硬件供电电压等方面的信号进行监测、采集雷达信号等方面，都是需要对连续变化的高速模拟信号做同步的数据采集以及对外部设备的数字量进行异步通信。

所以，只有满足对数据的高速以及高精度的采集，才能确保数据具有一定的有效性以及完整性。

1 DSP的特点1）如果选用以DSP芯片作为主要处理单元的，则可以从该系统的结构方案出发，在满足信息处理的大量数据要求以外，还必须要实现键盘控制以及显示液晶等方面的主要功能。

在应用DSP数据采集的加工控机方案，主要是考虑由于实际系统可能处理的信息会较多，并且工作量会较大，把所有的任务在不影响其速度的情况下都通过DSP进行完成，会存在一定的难度。

但是PMU则它的成本会较低，同时它的优势就是要对外部的设备进行控制，然而PMU数字信号处理的能力却较差，同DSP可以进行互补。

在很多任务当中，对于键盘控制以及液晶显示等一些方面简单的处理环节都可以通过工控机进行完成，从而在单片机的控制方面也利用了其长处，促使DSP的各种算法可以通过数字信号进行处理，同时也满足了处理的要求；2）在对交流电量进行同步采集时，要求全部的测量数据必须要对应一个时标，所以，要求系统就应具有同步的一个高精度时钟。

《基于FPGA和DSP的组合导航系统研究》一、引言随着科技的不断发展，组合导航系统在军事、民用领域的应用越来越广泛。

本文针对基于FPGA（现场可编程门阵列）和DSP（数字信号处理器）的组合导航系统进行研究，详细介绍了其设计原理、实现方法和应用优势。

通过综合利用FPGA的高速并行处理能力和DSP的高效数字信号处理能力，为导航系统的性能和精度提供有效支持。

二、组合导航系统概述组合导航系统是一种利用多种传感器信息融合技术，实现对目标位置、速度和姿态等信息的精确测量和估计的导航系统。

本文研究的组合导航系统主要包括GPS（全球定位系统）、惯性测量单元（IMU）等多种传感器，通过FPGA和DSP进行数据处理和融合。

三、FPGA和DSP在组合导航系统中的应用1. FPGA的应用FPGA具有高速并行处理能力，可实现复杂的逻辑运算和数据处理。

在组合导航系统中，FPGA主要用于传感器数据的预处理、滤波和融合等任务。

通过配置FPGA的逻辑单元，实现对多种传感器数据的实时采集、处理和传输，提高导航系统的数据处理速度和精度。

2. DSP的应用DSP具有强大的数字信号处理能力，可实现复杂的数学运算和信号处理算法。

在组合导航系统中，DSP主要用于对传感器数据进行深入分析和处理，包括导航算法的实现、误差校正和优化等。

通过DSP的高效计算能力，提高导航系统的稳定性和可靠性。

四、组合导航系统的设计与实现1. 硬件设计组合导航系统的硬件设计主要包括FPGA和DSP的开发板、传感器模块、电源模块等。

其中，FPGA和DSP的开发板是实现系统功能的核心硬件，传感器模块用于采集环境信息，电源模块为系统提供稳定的供电。

2. 软件设计软件设计是组合导航系统的关键部分，主要包括传感器数据采集、预处理、滤波、融合和导航算法等。

通过编写相应的程序代码，实现对传感器数据的实时处理和传输，以及对导航算法的优化和实现。

五、实验与结果分析为了验证基于FPGA和DSP的组合导航系统的性能和精度，我们进行了大量的实验。