發(fā)布時(shí)間：2017-08-25 06:33

  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的DTS用高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： DTS FPGA 同步采集 數(shù)據(jù)累加 PCI傳輸

【摘要】：目前,DTS技術(shù)逐漸發(fā)展并逐漸滲透到各個(gè)領(lǐng)域,解決了采用電信號(hào)傳感方式進(jìn)行測(cè)溫的一切缺點(diǎn)。本文主要對(duì)DTS系統(tǒng)中的采集系統(tǒng)進(jìn)行研究,列舉了采集系統(tǒng)中的主要問題對(duì)于DTS系統(tǒng)性能的影響,包括同步采集、數(shù)據(jù)累加以及數(shù)據(jù)傳輸。本文主要對(duì)以上三個(gè)問題進(jìn)行研究,并設(shè)計(jì)方案解決這些問題。本文首先對(duì)DTS系統(tǒng)測(cè)溫原理進(jìn)行介紹,DTS系統(tǒng)原理是通過散射光的溫度效應(yīng)進(jìn)行測(cè)溫。采用的測(cè)溫解調(diào)模式為通過采集斯托克斯光電信號(hào)與反斯托克斯光電信號(hào)的比值。DTS采集系統(tǒng)將采集兩路光電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,并進(jìn)行累加處理,并送到上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。接著具體分析了采集系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)對(duì)DTS系統(tǒng)的影響,關(guān)鍵技術(shù)包括同步采集技術(shù)、數(shù)據(jù)累加、PCI數(shù)據(jù)傳輸;通過DTS系統(tǒng)的指標(biāo)確定了采集系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù),以及對(duì)FPGA進(jìn)行選型。本文通過具體的問題實(shí)現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)同步數(shù)據(jù)采集方案,方案包括同步采集方案的確定、采集框圖的設(shè)計(jì)、同步采集的電路設(shè)計(jì)以及雙路100MHz信號(hào)的產(chǎn)生和設(shè)計(jì)AD邏輯實(shí)現(xiàn)。之后在FPGA中設(shè)計(jì)FPGA數(shù)據(jù)累加的方案,包括選擇合適的存儲(chǔ)器和通過對(duì)普通累加方案缺點(diǎn)的分析。設(shè)計(jì)新型的累加技術(shù)彌補(bǔ)普通方案的缺點(diǎn),并對(duì)新型的累加方案進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)與仿真。最后選用PCI數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)對(duì)累加以后的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸,PCI傳輸功能的實(shí)現(xiàn)主要包括傳輸方案的設(shè)計(jì)、PCI9054的外圍電路的設(shè)計(jì)、寄存器和工作模式的配置、PCI傳輸模塊的邏輯設(shè)計(jì)與仿真以及分析PCI與上位機(jī)傳輸。通過以上三個(gè)方面的要求對(duì)采集系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),并驗(yàn)證其對(duì)于DTS系統(tǒng)的影響。通過對(duì)以上三個(gè)技術(shù)進(jìn)行研究與實(shí)現(xiàn),同步采集能使得采集的兩路光信號(hào)完全對(duì)應(yīng),提高了DTS系統(tǒng)的測(cè)溫精度;數(shù)據(jù)累加和PCI能在最短的時(shí)間內(nèi)完成累加傳輸,提高了DTS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。本次系統(tǒng)的研究和實(shí)現(xiàn)能為DTS系統(tǒng)測(cè)量溫度頻率變化更快的環(huán)境提供技術(shù)支持。
【關(guān)鍵詞】：DTS FPGA 同步采集 數(shù)據(jù)累加 PCI傳輸
【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP274.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-12
• 1.1 課題研究背景和意義8
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-10
• 1.3 本文的章節(jié)安排10-11
• 1.4 本文的創(chuàng)新點(diǎn)與難點(diǎn)11-12
• 第2章 DTS采集系統(tǒng)的技術(shù)研究12-24
• 2.1 DTS系統(tǒng)原理12-14
• 2.2 DTS采集系統(tǒng)研究方案14-23
• 2.2.1 采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)14
• 2.2.2 采集系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)對(duì)DTS系統(tǒng)的影響14-17
• 2.2.3 采集系統(tǒng)參數(shù)的確定17-19
• 2.2.4 FPGA芯片的選型與外圍電路設(shè)計(jì)19-23
• 2.3 本章總結(jié)23-24
• 第3章 高速同步數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)24-44
• 3.1 高速同步采集方案24-25
• 3.2 同步采集系統(tǒng)框圖25
• 3.3 ADC電路的設(shè)計(jì)25-30
• 3.3.1 ADC芯片的選型25-26
• 3.3.2 ADC外圍電路的設(shè)計(jì)26-30
• 3.4 模擬前端電路的設(shè)計(jì)30-34
• 3.4.1 衰減電路的設(shè)計(jì)30-32
• 3.4.2 差分電路的設(shè)計(jì)32-34
• 3.5 同步時(shí)鐘邏輯設(shè)計(jì)與仿真34-40
• 3.5.1 雙路同步時(shí)鐘的設(shè)計(jì)34-35
• 3.5.2 雙路時(shí)鐘的IP核設(shè)計(jì)與仿真35-40
• 3.6 AD采集模塊邏輯設(shè)計(jì)與仿真40-42
• 3.7 本章總結(jié)42-44
• 第4章 數(shù)據(jù)累加FPGA的實(shí)現(xiàn)44-54
• 4.1 數(shù)據(jù)累加的方案44-46
• 4.2 存儲(chǔ)器模塊的設(shè)計(jì)46-49
• 4.2.1 存儲(chǔ)器的選擇46-47
• 4.2.3 塊存儲(chǔ)器IP核的配置47-49
• 4.3 累加模塊邏輯設(shè)計(jì)與仿真49-52
• 4.3.1 累加模塊的邏輯設(shè)計(jì)49-50
• 4.3.2 累加模塊的時(shí)序仿真50-52
• 4.4 本章總結(jié)52-54
• 第5章 PCI傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)54-72
• 5.1 PCI傳輸方案的設(shè)計(jì)54-55
• 5.2 PCI9054引腳的分組55-57
• 5.3 PCI9054寄存器的配置57-60
• 5.3.1 PCI9054的內(nèi)部寄存器57-59
• 5.3.2 EEPROM配置59-60
• 5.4 PCI9054模式的配置60-62
• 5.4.1 PCI9054工作模式的配置60-61
• 5.4.2 PCI9054的傳輸模式的配置61-62
• 5.5 PCI傳輸模塊的設(shè)計(jì)62-70
• 5.5.1 FIFO的設(shè)計(jì)與仿真62-65
• 5.5.2 PCI9054接口邏輯的實(shí)現(xiàn)與仿真65-68
• 5.5.3 PCI與上位機(jī)的DMA傳輸68-70
• 5.6 本章總結(jié)70-72
• 第6章 采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與調(diào)試72-82
• 6.1 DTS采集系統(tǒng)主要部分原理圖72-75
• 6.2 采集系統(tǒng)的測(cè)試75-81
• 6.2.1 采集系統(tǒng)的誤差測(cè)試75-77
• 6.2.2 PCI測(cè)試77-78
• 6.2.3 數(shù)據(jù)累加去噪測(cè)試78-79
• 6.2.4 同步采集測(cè)試79-80
• 6.2.5 采集系統(tǒng)對(duì)DTS測(cè)溫測(cè)試80-81
• 6.3 本章總結(jié)81-82
• 第7章 總結(jié)與展望82-84
• 7.1 總結(jié)82
• 7.2 展望82-84
• 致謝84-86
• 參考文獻(xiàn)86-88

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本文編號(hào)：735606