基于FPGA的高速采样单元实现王健.doc

——————————————————————————————————————————————— 基于FPGA的高速采样单元实现_王健 DOI:10.16180/ki.issn1007-7820.2012.08.045 2012年第25卷第8期 ElectronicSci.＆Tech./Aug.15，2012 电子·电路 基于FPGA的高速采样单元实现 王 健 1，2 （1.西安电子科技大学通信工程学院，陕西西安710071； 2.河北远东通信系统工程有限公司产品制造部，河北石家庄050081） 摘 要 介绍了一种基于FPGA的高速采样单元硬件实现，包括数据采集器周边电路设计、高速数据传输方法和 设计要点、运算处理单元设计、总线控制设计和VHDL程序编写框架。将信号进行样式转换，由采样器转换并通过可编程门阵列FPGA进行处理并存储，再由系统进行控制完成整个采样单元的数据传输。 关键词 数据采集器；FPGA；VHDL；DSP TP274+.2 文献标识码 A 文章编号1007－7820（2012）08－049－04 中图分类号 ImplementationofSignalSamplingwithFPGA 2 WANGJian1， （1.SchoolofTelecommunicationsEngineering，XidianUniversity，Xi#39;an710071，China； 2.ManufacturingDivision，54InstituteofChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation，Shijiazhuang050081，China） Abstract Ahigh-speedsamplingunithardwarerealizationbasedonFPGAisproposed，includingthecircuit designofdataacquisition；theapproachofhighspeeddatatransmission；thedesignofoperationalprocessorsystemandbuscontrolsystem，andtheVHDLprogramframework．ThesignaltypesaretransformedbythesamplerandthenprocessedandstoredwithprogrammablegatearraysFPGA．Finally，thedataofthesampleunitistransmittedunderthecontrolofthewholesystem． Keywords dataacquisition；FPGA；VHDL；DSP 针对基于某电磁环境的模拟设备，该设备通过使用多个高速采样单元，圆满完成了系统对某些信号的实时采集、处理。由于该采样单元具有的稳定性高、采样指标好等特点，相继应用于多个系统中，完成了不同系统对数据采集处理的要求。 设计选用10bit最高达1.5Gsample/s的高速采样器进行数据采集，其动态可达50dBc；该环境模拟系统采用3块高速采样单元完成整体信号同步采集工作。模拟信号在数字板卡上的传输是该板卡的设计难点，该高速采样单元使用差分信号输入采样器来实现信号的高速、抗干扰传输。运算单元的加入使该板卡能够完成一定的数据运算。 统由两片FPGA用LVDS差分信号完成数据的高速传 输。运算系统由DSP芯片和外围控制电路组成。传输控制电路由FPGA和计算机总线接口电路组成。 主要芯片选择 采样器芯片AT84AS003 采样芯片选取AnalogDevice公司的AT84AS003， 该芯片采样率最可达1.5Gsample/s、采样位宽10bit；动态范围达52dBc；4路10位LVDS差分信号输出；每一路有单独时钟配合。该芯片供电电压分模拟（－5V，3.3V，－2.2V）和数字供电（3.3V，2.5V）。高速度、高精度、高稳定性是本方案选用其作为数据采集系统采样器的主要原因。1.1.2数据处理器 美国Xilinx公司的Virtex－5系列芯片，该系列芯片相比上一代优化了串行I/O的高性能逻辑部分；其提供 －1－1 的RocketIO收发器能提供100Mbit·s～3.2Gbit·s －1 的高速串行连接器和最高到1.25