如何使用DSP和FPGA進行高精度數據采集卡的設計資料說明

　　本文介紹了一種基于DSP和FPGA結構的高精度數據采集卡的設計方法，包括數據采集、數據處理和PCL總線接口設計。數據采集卡使用16位高精度A／D轉換芯片AD7676，數字電路部分采用Altera公司的FPGA芯片EP2c8Q208，DsP采用TI公司的TMs320Vc5416，而PCL總線接口器件采用了PCL9030。

　　當前，許多領域越來越多地要求具有高精度A／D轉換和實時處理功能。同時，市場對支持更復雜的顯示和通信接口的要求也在提高，如環境監測、電表、醫療設備、便攜式數據采集以及工業傳感器和工業控制等。傳統設計方法是應用McU或DSP通過軟件控制數據采集的A／D轉換，這樣必將頻繁中斷系統的運行，從而減弱系統的數據運算能力，數據采集的速度也將受到限制。本文采用DSP+FPGA的方案，由硬件控制A／D轉換和數據存儲，最大限度地提高系統的信號采集和處理能力。

　　整個采集卡包括信號調理、數據采集、數據處理和總線接口設計。系統結構如圖1所示。

　　本文設計了具有信號衰減、增益放大和濾波等功能的信號調理電路，采用16位精度、最高采樣率為500KsPS的A／D轉換器AD7676；數字系統設計利用FPGA極其靈活、可編程的特點，選用Altera公司FPGA芯片EP2c8Q208，完成精度校正和邏輯時序控制；DsP采用TI公司的TMs320VC5416，使A／D轉換后的數據在傳輸到上位機之前，進行數據整理、標記、打包以及數據預處理。數據采集卡可同時進行8通道數據采集，通道可進行衰減倍數、采樣速度以及放大增益設置。同時提供模擬輸出通道，用于實現波形產生和模擬驅動功能。能夠進行自動校準，保證數據采集的準確性。PCI總線接口電路采用PLx Techn0109y公司的PcI總線接口芯片Pcl9030，完成數據采集和狀態、控制信號的傳輸。