高速數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)在科研領(lǐng)域以及通信等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中扮演著越來越重要的角色。采集傳輸系統(tǒng)采集高速數(shù)據(jù)并傳輸給上位機(jī),是數(shù)據(jù)與外部建立聯(lián)系的橋梁。其難點(diǎn)在于準(zhǔn)確、有針對(duì)性地采集與傳輸數(shù)據(jù),FPGA技術(shù)的升級(jí)為這一問題提供了新的解決方案。論文依照采集傳輸系統(tǒng)的需求,對(duì)典型系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行分析。當(dāng)前廣泛使用的采集傳輸系統(tǒng)在采集過程中存在著數(shù)據(jù)頻譜分布廣泛,信干比低、幅值抖動(dòng),過載削頂、有效信息分布離散,無法準(zhǔn)確獲取及分析的問題;在傳輸過程中存在著數(shù)據(jù)包丟失和數(shù)據(jù)僅可單向傳輸,無交互的問題。為了解決以上兩類問題,本文基于實(shí)驗(yàn)室應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)的科研任務(wù),深入調(diào)研所需關(guān)鍵技術(shù),提出了增加模擬低通濾波、程控自動(dòng)增益控制、FPGA內(nèi)部對(duì)數(shù)據(jù)的預(yù)篩選、選擇重傳和接收上位機(jī)指令包對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置的解決方案。據(jù)此對(duì)采集傳輸系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu),改進(jìn)后的系統(tǒng)使用Altera高性能FPGA作為中控芯片,以千兆以太網(wǎng)作為傳輸方式,配合模擬濾波電路、程控自動(dòng)增益環(huán)路、ADC轉(zhuǎn)換電路和DDR2 SDRAM存儲(chǔ)電路對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn),保障了數(shù)據(jù)從采集到傳輸?shù)姆�(wěn)定運(yùn)行。在設(shè)計(jì)框架明確后,本文完成了電路設(shè)計(jì),并對(duì)關(guān)鍵部分進(jìn)行了仿真驗(yàn)...

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與發(fā)展現(xiàn)狀
        1.1.1 數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的研究意義
        1.1.2 相關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.2 論文研究?jī)?nèi)容
    1.3 組織結(jié)構(gòu)與章節(jié)安排
第二章 高速數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)理論基礎(chǔ)
    2.1 數(shù)據(jù)采集基本理論
        2.1.1 采樣
        2.1.2 量化和編碼
    2.2 數(shù)據(jù)傳輸基本理論
    2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要性能指標(biāo)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 高速數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.1 現(xiàn)有典型系統(tǒng)的基本架構(gòu)
    3.2 現(xiàn)有系統(tǒng)的問題分析
        3.2.1 采集過程存在的問題
        3.2.2 傳輸過程存在的問題
    3.3 改進(jìn)方法設(shè)計(jì)
        3.3.1 采集過程的設(shè)計(jì)
        3.3.2 傳輸過程的設(shè)計(jì)
    3.4 整體架構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)
    3.5 本章小結(jié)
第四章 高速采集傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
    4.1 系統(tǒng)外圍設(shè)計(jì)
        4.1.1 模擬低通濾波器設(shè)計(jì)
        4.1.2 時(shí)鐘同步邏輯設(shè)計(jì)
    4.2 程控自動(dòng)增益控制設(shè)計(jì)
        4.2.1 硬件電路設(shè)計(jì)
        4.2.2 FPGA內(nèi)部架構(gòu)
        4.2.3 幅值估計(jì)設(shè)計(jì)
        4.2.4 增益調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)
    4.3 采集方案設(shè)計(jì)
        4.3.1 硬件部分設(shè)計(jì)
        4.3.2 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.3.3 跨時(shí)鐘域處理
        4.3.4 數(shù)據(jù)初篩設(shè)計(jì)
        4.3.5 FSK解調(diào)設(shè)計(jì)
        4.3.6 異步FIFO設(shè)計(jì)
    4.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)計(jì)
        4.4.1 硬件部分設(shè)計(jì)
        4.4.2 軟件部分設(shè)計(jì)
    4.5 千兆以太網(wǎng)傳輸設(shè)計(jì)
        4.5.1 以太網(wǎng)底層實(shí)現(xiàn)
        4.5.2 ARP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)
        4.5.3 UDP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)
        4.5.4 重傳協(xié)議設(shè)計(jì)
    4.6 本章小結(jié)
第五章 采集系統(tǒng)綜合測(cè)試
    5.1 系統(tǒng)測(cè)試分析
        5.1.1 低通濾波器仿真分析
        5.1.2 時(shí)鐘同步模塊仿真分析
        5.1.3 自動(dòng)增益控制測(cè)試分析
        5.1.4 采樣模塊測(cè)試分析
        5.1.5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模塊測(cè)試分析
        5.1.6 千兆以太網(wǎng)模塊測(cè)試分析
    5.2 系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn)結(jié)果
    5.3 系統(tǒng)結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 未來研究工作
參考文獻(xiàn)
致謝
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本文編號(hào)：3787575