為了實(shí)現(xiàn)對(duì)水聲信號(hào)的采集與存儲(chǔ),并針對(duì)聲吶系統(tǒng)水下接收系統(tǒng)對(duì)多通道、高精度、低功耗、小體積的技術(shù)要求,設(shè)計(jì)了一種基于FPGA和STM32的工作通道數(shù)量和采樣頻率可變的多通道信號(hào)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用8塊8通道24 bit高動(dòng)態(tài)范圍的Δ-Σ型ADC芯片ADS1278對(duì)多路模擬信號(hào)進(jìn)行同步采集. FPGA作為采集時(shí)序及邏輯控制,讀取并整理ADC芯片數(shù)據(jù),寫(xiě)入內(nèi)部一位大容量FIFO,并根據(jù)FIFO在實(shí)際應(yīng)用中的特性增加相應(yīng)的操作。SMT32單片機(jī)通過(guò)與FPGA的高速SPI接口,讀取FIFO數(shù)據(jù)并檢測(cè)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)位,最終將數(shù)據(jù)寫(xiě)入大容量SD卡中。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,該系統(tǒng)具有穩(wěn)定可靠、配置方便、低功耗等特點(diǎn),可以保證多通道數(shù)據(jù)的串行傳輸、存儲(chǔ)準(zhǔn)確無(wú)誤。最多可同時(shí)對(duì)64路模擬信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集存儲(chǔ),最高采樣率20 kHz,系統(tǒng)總功率約為3 W,數(shù)據(jù)率最高可達(dá)100 Mb/s,完全滿(mǎn)足水聲采集系統(tǒng)的需求。 

【文章來(lái)源】：西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,38(02)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

數(shù)據(jù)采集模塊含有8塊TI公司的8通道24位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADS1278,共64路數(shù)據(jù)采集通道,可實(shí)現(xiàn)最高20 kHz的系統(tǒng)采樣頻率。ADS1278根據(jù)數(shù)字輸入管腳MODE[1∶0]與FORMAT[2∶0]的狀態(tài)配置工作模式與接口協(xié)議。在本系統(tǒng)中,MODE[1∶0]=10,FORMAT[2∶0]=001。此時(shí),系統(tǒng)為低功耗模式,系統(tǒng)最大采樣率為52.734 kHz,接口協(xié)議為SPI協(xié)議,數(shù)據(jù)輸出模式為T(mén)DM(分時(shí)復(fù)用)。TDM模式指所有通道數(shù)據(jù)從單個(gè)管腳(DOUT1)輸出,1通道數(shù)據(jù)先輸出,8通道數(shù)據(jù)最后輸出,所有通道數(shù)據(jù)均是高位先出,采用TDM模式的好處是可以減少系統(tǒng)硬件之間的連線,縮小版卡面積,其工作時(shí)序圖如圖2所示。另外根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)可以使A/D模塊中工作時(shí)鐘CLK與數(shù)據(jù)輸出時(shí)鐘SCLK共用同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào),8個(gè)A/D模塊共用同步信號(hào)(SYNC)。這樣的設(shè)計(jì)在滿(mǎn)足系統(tǒng)正常工作的情況下,占用I/O端口數(shù)量少,減少硬件連接的復(fù)雜程度。A/D與FPGA連接方式如圖3所示。

系統(tǒng)實(shí)物圖

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3019963