基于FPGA多通道通用总线数据传输系统的设计

现代仪器（ｗｗｗ．ｍｏｄｅｒｎｉｎｓｔｒｓ．ｏｒｇ．ｃｎ）　

引言　一种基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的多通道数据采集系统的设计　

吴永鹏　王章瑞。　赵煜滢　向前勇　（１．西南石油大学电子信息工程学院成都６１　０５００）　（２．中国石油西南油气田分公司川西北气矿甲醇厂江油６２１　７０９）　

摘要为准确地分析工业生产中的各种数据参数，结合高速ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的特点，设　计一套数据采集系统，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。设　

计中还采用ＡＤＣ０８０９模数转换器。该系统采集信号频率范围宽、数据传送量大、数据　传输速度高，并具有较强的扩展能力，并且具有电路结构简单、功耗低、数据传输方便　

等优点，可用于电压、电流、温度、压力等参量的采集系统中。　关键词数据采集ＦＰＧＡ　ＤＳＰ　ＵＳＢ　ＶＨＤＬ程序　

数据采集系统的主要任务是采集各种模拟量、　开关量或数据流，将其转换成数字量，由计算机对　

采集的数据进行存储、分析、打印、处理等。在工　业生产和科学技术研究的各行业中，常常需要对各　

种数据进行采集，如液位、温度、压力、频率等信　息的采集。在图像处理、瞬态信号检测等一些领　域，更是要求高速度、高精度、高实时性的数据采　

集与处理技术。实现一个数据采集系统的关键包括　硬件技术与软件技术，硬件主要实现对动态、静态　参数的采集，主要解决如何利用硬件器件来实现高　

速高精度采集的问题，而软件部分除进行通用的测　试软件开发外，重在研究功能强大的测控软件。本　

文将重点讨论系统的硬件设计。随着数字技术的发　展，一些高性能的ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、　ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）和高速的Ａ／　

Ｄ应用于数据采集系统中，大大提高系统的测量精　度、数据采集处理速度、数据传输速度等。本文设　计一种应用ＴＭ￥３２０ＶＣ５４　１　６Ｄ　ＳＰ和ＥＰ　Ｉ　Ｃ６Ｑ２４０Ｃ８　ＦＰＧＡ的数据采集系统，并配以ｕＳＢ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）接口与ＰＣ机进行通信。该系统具有数　据采集速度高、功耗低、数据传输方便等优点。　

基于FPGA的多通道数据采集控制器设计与实现

赵涛;郭猛;顾亚浏;章阳

【摘 要】In order to improve the real-time performance of Data

Acquisition Controller(DAC) based on general PC,a multi-channel real-time

data acquisition controller is designed.By using the Field Programmable

Gate Array (FPGA) hardware technology,the data acquisition of the finite

state machine is used to replace the CPU serial instruction to realize

channel switching and data cache,which can reduce the load of the

system.Based on the new data acquisition controller architecture,a

timestamp synchronization mechanism is proposed to improve the real-time performance of the DAC control system with the multi-level buffer

mechanism,and the logic of the controller is successfully transplanted to

the Cyclone IV chip for implemention.The test results show that the

proposed controller can alleviate the load of CPU and operating

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基于FPGA的CAN总线通信系统的设计

作者：时旭 付成伟

来源：《现代电子技术》2015年第22期

摘 要： 为了避免单片机的缺陷，同时满足工业上稳定，精确的数据通信需求，在此提出了基于FPGA的通信系统，通过控制CAN控制器SJA1000，从而实现CAN总线的数据通信的设计。介绍了该系统的硬件结构和设计原理，针对FPGA的控制流程和原理进行了分析和设计；实验结果显示，该CAN通信系统满足通信需求，较以往的单片机CAN通信系统具有更高性能和优越性。

关键词： FPGA； CAN总线通信； CAN控制器； 数据通信

中图分类号： TN958⁃34； TP391.4 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2015）22⁃0059⁃03

0 引 言

CAN总线全称为控制器局域网是一个可以多个主机同时使用的异步串行总线，是在国际上被应用最广泛的现场总线之一；而且其同时也是惟一被ISO国际标准化组织批准的现场总线。由于其优良的性能及独特的设计，CAN总线已经被广泛地应用在控制系统中。通常CAN总线的数据通信系统采用的是MCU（STM32等单片机）+CAN控制器（SJA1000）+CAN收发器（CTM8251T）的方案，但是单片机有诸多缺点的；所以本平台提出的设计方案采用FPGA（主控芯片）+CAN控制器（SJA1000）+CAN收发器（CTM8251T）的通信方案。与原始的通信方案相比，由于FPGA运行速度快、运算能力强、管脚相比单片机要更加丰富、在设计和实现大规模系统上更加出众，同时FPGA内部在执行程序时是并行运行的、在处理复杂逻辑上更突出，并且运行时系统的稳定性高，后期的扩展更加方便，所以本设计选用FPGA作为总体的模块控制器。

1 系统硬件设计

整个系统的总体硬件结构设计图如图1所示。

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1 引言

在光刻机双工件台控制系统中，VME总线使用了三个接口共430根线路接入，通过背板互联的有P1，P2两个接口320根线路接入。实际上VME标准协议并没有完全使用全部线路，而是为用户预留了部分自定义线路，增加了设计的灵活性。由于VME总线主要用于工控机与各板卡的通信，同步控制卡与激光计数卡和光栅译码卡使用总线就会产生严重冲突，影响采用是实时性，因此这里将VME总线中未使用的管脚作为自定义总线管脚，这样避免了增加新的硬件接口，而且在硬件设计上可以和VME总线一起考虑。

自定义同步总线数据传输完全根据主控总线提供的时序进行，地址线包含了对数据发送和接收方的定义。每个总线传输周期中，数据发送端和接收端的身份根据地址寻址关系自动切换，而避免了总线控制权更迭时的握手，及数据传输优先级或传输抢占等问题，总线控制信号来自同一个时钟域，从节点仅响应控制信号，可忽略节点间时钟相位差影响。在每个伺服周---------------本文为网络收集精选范文、公文、论文、和其他应用文档，如需本文，请下载--------------

---------------本文为网络收集精选范文、公文、论文、和其他应用文档，如需本文，请下载-------------- 期，设计了一个数据传输序列来实现共享数据交互。数据传输序列由若干个总线传输周期构成，每个周期完成32bit的数据共享。通过设定总线地址来设置数据传输序列的传输内容，当所有的设定总线地址被遍历，则当前周期数据传输已经完成，所有被规划传输的数据都被所有的运动控制卡所共享。