２０１０年第１Ｄ期
中图分类号：ＴＰ２７４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２５５２（２０１０）１０—０１４６—０３
基于ＦＰＧＡ＋ＤＳＰ的多通道数据采集系统设计
史洪玮 ，王紫婷 ，宁 平 ，张鹏图
（１．兰州交通大学电子信息与工程学院，兰州７３００７０；２．兰州交通大学电工电子实验中心，兰州７３００７０）
摘要：介绍了一种基于ＦＰＧＡ＋ＤＳＰ的多路数据采集系统的设计方案，描述了系统的硬件设计
方案和硬件电路，介绍了信息采集过程以及外围通讯接口及软件设计。通过Ｑｕａｒｔｕｓ ＩＩ８．０ ２￣．ＣＣＳ２ 进行系统仿真，证明了系统设计方案的可行性。 关键词：数据采集系统；ＦＰＧＡ；ＤＳＰ；ＦＩＦＯ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
ｂａｓｅｄ ｏｎ ＦＰＧＡ ａｎｄ ＤＳＰ
ＳＨＩ Ｈｏｎｇ—ｗｅｉ ，ＷＡＮＧ Ｚｉ－ｔｉｎｇ ，ＮＩＮＧ Ｐｉｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｐｅｎｇ－ｔｕ
（１．Ｓ￣ｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００７０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００７０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍｕｈｉｃｈａｎｎｅｌ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＦＰＧＡ ａｎｄ ＤＳＰ．Ｈａｒｄｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，
Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
基于ＴＭＳ３２０ＶＣ３３－１ ２０的音频信号采集系统
（北京全路通信信号研究设计院 刘锐冬） 铁路工程
摘要：本文介绍了基于ＴＭＳ３２０ＶＣ３５一】２Ｏ的音频信号采集系统的设计，重点论述了如何利用ＣＰＬＤ等器
件实现ＤＳＰ外围硬件电路设计和逻辑控制功能，采用数控模拟开关实现信号的通道控制，以及ＤＳＰ软 件设计，最终完成音频信号的监测功能。 关键词：音频信号信号采集系统ＴＭＳ３２０ＶＣ３５—１ ２Ｏ ＤＨＴ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｕｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｇｎａｌ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ
ＴＭＳ３２０ＶＣ３３—１２０，ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ ｗｉｔｈ ｅｍｐｈａｓｉｓ ｔｈａｔ ｈｏｗ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ＤＳＰ ｐｅｒｉｐｈｅｒｙ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ＣＰＬＤ，ａｎｄ ＳＯ ｏｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｈｏｗ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｓｉｇｎａｌ
ａｄｏｐｔｉｎｇ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎａｌｏｇ ｓｗｉｔｃｈ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ＤＳＰ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ ｏｆ ａｕｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｇｎａｌ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ａｕｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｇｎａｌ，Ｓｉｇｎａｌ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ＴＭＳ３２０ＶＣ３３一ｌ２０，ａｎｄ ＤＨＴ
１弓Ｉ言
本文介绍了基于频谱分析原理和成熟的微电子 技术，采用ＴＩ公司的３２位低功耗浮点Ｄ ＳＰ芯片
ＴＭＳ３２０ＶＣ３３－ｌ２０来实现对音频信号的解调和分 析处理，以Ａ／Ｄ、ＣＰＬＤ等器件实现音频信号的采
基于STM32的声音定位系统
引言
声音定位技术是近年来备受关注的一项技术，它可以通过声音信号的接收和处理，确定声源的位置。这项技术在军事、安防、医疗等领域均有着广泛的应用，而随着技术的发展，声音定位系统也逐渐向普通民用领域渗透。为了满足市场对于声音定位系统的需求，一些厂家推出了基于STM32的声音定位系统。本文将介绍基于STM32的声音定位系统的设计及实现方法。
一、声音定位系统的工作原理
声音定位系统是通过多个麦克风阵列收集声音信号，并利用算法处理声音信号，从而确定声源的位置。通常，声音定位系统包括声音采集模块、数字信号处理模块和控制模块。
声音采集模块：声音采集模块采用多个麦克风构成的麦克风阵列，用于接收来自不同方向的声音信号。多个麦克风可以接收到同一声源的声音信号，并通过麦克风之间的时间差或声音强度差来确定声源的位置。
数字信号处理模块：声音信号采集后，需要进行数字信号处理，一般包括信号滤波、时域分析、频域分析、噪声抑制等处理步骤。处理后的声音信号可以更准确地确定声源的位置。
控制模块：控制模块通常采用微处理器或嵌入式系统，用于控制声音采集模块和数字信号处理模块的工作，并根据处理结果确定声源的位置。
二、基于STM32的声音定位系统的设计与实现
基于STM32的声音定位系统通常包括硬件设计和软件设计两部分。
硬件设计：声音定位系统的硬件设计主要包括声音采集模块、数字信号处理模块和控制模块。声音采集模块一般采用麦克风阵列，通过多个麦克风接收声音信号。数字信号处理模块一般采用DSP或FPGA芯片，用于对采集到的声音信号进行处理。控制模块一般采用STM32系列的单片机，用于控制声音采集模块和数字信号处理模块的工作，并进行数据处理和结果输出。
软件设计：声音定位系统的软件设计主要包括嵌入式软件和PC端软件。嵌入式软件主要运行在STM32单片机上，用于控制硬件模块的工作，并进行声音信号的处理。PC端软件一般用于与声音定位系统进行通信，接收处理结果并进行显示、记录等操作。
一种基于ＤＳＰ＋ＦＰＧＡ的
高速数据采集系统设计
李玮，宋毅
（山东省广播电视局昆嵛山转播台，山东文登２６４４００）
摘要：结合高速ＤＳＰ和ＦＰＧＡ各自的特点，设计了一套高速数据采集系统。以浮点ＤＳＰ为采集系统的核心，
对采集到的数据进行滤波及ＦＦＴ变换等处理。ＦＰＧＡ作为外设，主要对Ａ／Ｄ芯片、ＵＳＢ芯片等进行控制。该
系统电路结构简单、功耗低、数据传输速度快，可用于电压、电流等模拟量的采集及数字信号的采集。
关键词：数据采集；浮点ＤＳＰ；ＦＰＧＡ；ＵＳＢ
１ 引言
随着信息时代的到来，高速数据采集技术已经
成为现代信息技术发展的一个必要环节。在工业生
产和科学技术研究的各行业，往往需要对电压、电
流、温度等信息进行采集，而在无线电、音频处理、图
像处理等领域，更是要求数据采集系统具有高速、高
精度、高实时性的特点。随着数字技术的发展，一些
高性能的ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）能够满足算
法结构复杂、运算精度高、寻址方式灵活且通信性能
强大的要求，而ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ
Ａｒｒａｙ）更适合于数字逻辑的处理。因此本文设计了
一种基于ＴＭＳ３２０ＶＣ３３ ＤＳＰ和ＥＰ２Ｃ５Ｑ２０８ ＦＰＧＡ
的高速数据采集系统，通过ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ
Ｂｕｓ）接口与ＰＣ机进行通信，可以方便的将数据传
到上位机。
２系统组成
高速数据采集系统结构框图如图１所示。该系 统以浮点型ＤＳＰ和ＦＰＧＡ为控制核心，其中ＤＳＰ主
要完成从ＦＰＧＡ中提取数据，并对数据进行ＦＦＴ变
换，对信号的频率分析提供支持。ＦＰＧＡ作为ＤＳＰ的
外设，主要完成对Ａ／Ｄ芯片、ＵＳＢ芯片的控制、与
ＤＳＰ的并行通信及数字量信号的采集等。
图１系统结构框图
为保证数据运算速度，本文选择的ＤＳＰ为ＴＩ
公司的ＴＭＳ３２０ＶＣ３３，具有１５０ＭＦＬＯＰＳ的运算能
力，ＦＰＧＡ采用Ｘｉｌｉｎｘ公司的ＥＰ２Ｃ５Ｑ２０８，可以满足
