5Gsps高速数据采集系统的设计与实现.pdf

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FPGA与单片机相比，有着频率高，内部延时小，内部存储容量大等优点，比单片机更适应与高速数据采集的场合。因此，本文介绍了一种基于FPGA来实现高速数据采集的方法，A／D转换器使用AD公司的AD9481，FPGA使用ALTERA公司的EP2C5Q208，存储器使用HYNIX公司的HY57V641620。

O 引 言 　　随着科学技术的发展，数据采集技术进入到越来越多的领域。目前，已广泛应用于通信，图像处理，军事应用，消费电子，智能控制等方面。传统的数据采集系统一般都是采用单片机作为处理器，控制A／D转换器，存储器及其他外围电路的工作。传统的单片机由于时钟频率较低，外设速度慢等缺点已经大大的限制了数据采集的速度和性能。而FPGA与单片机相比，有着频率高，内部延时小，内部存储容量大等优点，比单片机更适应与高速数据采集的场合。FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成

 计算机对信号进行分析和处理依赖于数据的采集，而现有的数据采集卡成本高，接口复杂，不易扩展。采用USB控制器和FPGA为核心设计系统的硬件平台，再结合LabVIEW设计用户应用程序、NI-VISA开发USB驱动程序，最终实现高速数据采集系统的设计。实验结果表明，系统集成度高，结构灵活便于扩展，达到了30Mbit/s的可靠数据传输速度。

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为了满足数据采集及信号处理系统中对数据实时性的要求，采用TMS320VC5509为中心处理器，并对A／D转换、电源及复位电路、时钟电路、JTAG仿真电路等外围硬件进行了设计，使其能够在高速采样信号下，及时对数据进行处理，迭到系统对处理速度的要求，实现了一种基于DSP的高速数据采集系统设计。

比较 PCI 和 PCI Express 的基础上，对 PCI Express 总线协议作了比较深刻的理解和分析，基于 FPGA 技术的高层次设计方法对高速数据传输卡的硬件结构作了较为详细的介绍。文章以硬件功能模块的设计和实现为线索，阐述了电源管理模块、时钟管理模块、DDR 存储模块、PCI Express 接口模块、光纤传输模块和 QTE 扩展接口模块的设计方法。然后，对 Windows 操作系统内核结构以及 WDF 设备驱动程序的开发技术进行了分析和论述，深入剖析了 WDF 驱动程序模型的基本框架和运行机理，从驱动程序的初始化、IRP 的处理、中断响应、DMA 操作以及应用程序接口等方面详细讨论了高速数据传输卡驱动程序的开发过程。最后，针对高速数据传输卡的工作特点，给出了设备驱动程序的调试、安装、测试方法及结果。

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