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基于FPGA的TIADC高速数据获取与处理系统设计与实现的中期报告

中期报告

一、前言

此次课题为基于FPGA的TIADC高速数据获取与处理系统设计与实现，本文为中期报告，主要介绍课题的进展情况和下一步工作计划。

二、研究现状和任务分析

现代通信、广播、雷达等一些领域存在着需要高速、高分辨率采集模拟信号的需求。为此，TIADC（Time-InterleavedAnalog-to-DigitalConverter）技术应运而生，能够快速、精确地采集模拟信号，并将其转换为数字信号。因此，实现一个高效、可靠、高速的TIADC系统对于这些领域的应用具有非常重要的意义。

本课题的研究对象是TIADC系统的FPGA实现，包括高速采样、数据处理和存储等方面。其中，主要任务包括：

1.硬件电路设计：设计TIADC系统的硬件电路，包括时钟控制、数据采集、数据处理和存储等模块。本课题使用的FPGA为XilinxVirtex-7，TIADC采样率为4GHz，采样位数为14位。

2.软件程序设计：设计FPGA的软件程序，包括硬件描述语言的编写和调试，以及开发FPGA的驱动程序，实现数据的传输和处理功能。

3.系统测试与优化：完成硬件与软件的集成，进行系统测试与调试，并对TIADC系统进行性能优化和改进。

三、工作进展

目前，本课题的研究已经完成了硬件电路的设计，包括时钟控制、数据采集、数据处理和存储等模块。具体包括：

1.时钟分频电路的设计：对于采样率为4GHz的TIADC，需要使用2GHz的时钟对信号进行采样。因此，需要使用PLL对频率进行倍频，最终获得4GHz的采样时钟。同时，还需要对时钟进行分频，获得用于量化的时钟和用于控制模数转换器的时钟。

2.数据采集电路的设计：TIADC系统采用时分复用的方式对模拟信号进行采样。本课题采用分时复用的方式，即将模拟信号分成4路，分别由4路子芯片进行采样。每个子芯片内部有一个14位的模数转换器，将模拟信号转换为数字信号，并通过LVDS接口输出。

3.数据处理电路的设计：对于采集的数据进行处理，包括对数据进行滤波、去除偏移和增益控制等。其中，滤波采用FIR滤波器，去除偏移和增益控制采用算法进行实现。

4.数据存储电路的设计：对于处理后的数据进行存储，包括存储结构的设计和控制电路的设计。本课题采用DDR3SDRAM作为主存储器，控制电路采用基于AXI协议的存储器控制器。

此外，还完成了一部分硬件描述语言代码的编写和测试，包括时钟控制、数据采集和处理的模块。

四、下一步计划

在完成硬件设计的基础上，下一步工作主要包括：

1.FPGA软件程序设计：基于硬件电路设计，完成FPGA的软件程序设计。主要包括对硬件描述语言的编写和调试，以及开发FPGA的驱动程序，实现数据的传输和处理功能。

2.系统集成与测试：完成硬件与软件的集成，进行系统测试与调试。测试内容包括对采样率、量化精度、滤波效果、存储性能等指标进行测试，优化系统性能并进行改进。

五、结论

本中期报告介绍了本课题的研究对象和任务，以及工作进展和下一步计划。基于FPGA的TIADC高速数据获取与处理系统在实现高速、高分辨率的模拟信号采集方面具有重要的意义，本课题的研究将为其在通信、广播、雷达等领域的应用提供支持。