如何使用FPGA實現ADC采集系統的設計

　　基于FPGA 在高速數據采集方面有單片機和DSP 無法比擬的優勢， FPGA 具有時鐘頻率高，內部延時小， 全部控制邏輯由硬件完成， 速度快，效率高，組成形式靈活等特點。因此，本文研究并開發了一個基于FPGA 的數據采集系統。FPGA 的IO 口可以自由定義，沒有固定總線限制更加靈活變通。本文中所提出的數據采集系統設計方案，就是利用FPGA 作為整個數據采集系統的核心來對系統時序和各邏輯模塊進行控制。依靠FPGA 強大的功能基礎，以FPGA 作為橋梁合理的連接了ADC、顯示器件以及其他外圍電路，最終實現了課題的要求，達到了數據采集的目的。

　　傳統的數據采集系統，通常采用單片機或DSP作為主要控制模塊，控制ADC，存儲器和其他外圍電路的工作。隨著數據采集對速度性能的要求越來越高， 傳統采集系統的弊端就越來越明顯。單片機的時鐘頻率較低且需用軟件實現數據采集， 這使得采集速度和效率降低，此外軟件運行時間在整個采樣時間中也占很大比例，而FPGA 有單片機無法比擬的優勢。FPGA 時鐘頻率高內部時延小， 全部控制邏輯由硬件完成， 速度快，效率高。數字信號處理是以數字形式對信號進行采集， 變換，濾波估值，增強，壓縮，識別等處理，從而得到符合需要的信號形式。而信號的處理目前有兩種方式：使用信號處理器DSP 通過軟件編程實現；應用FPGA 實現。利用軟件編程雖然有很大的靈活性，但DSP 所有指令的執行時間均為單周期， 而且受到串行指令流的限制每個時鐘周期所有的操作數有限難以實現高速大規模運算?，F在大容量，高速度的FPGA 采用硬件描述語言VHDL 實現整個系統，允許設計人員利用并行處理技術實現高速信號處理算法并只需單個處理器就能通過模塊化設計實現所期望的性能， 很好的解決了上述矛盾。趨勢：隨著便攜式設備需求的增長，對FPGA 的低壓，低功耗的要求日益迫切，芯片向大規模系統芯片靠近，力求在大規模應用中取代ASIC，位增強市場競爭力，各大廠商都在積極推廣其知識產權和核心庫，動態課重構技術的發展將帶來系統設計方法的轉變。

　　A/D 轉換器是用來通過一定的電路將模擬量轉變為數字量。

　　模擬量可以是電壓、電流等電信號，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號。但在A/D 轉換前，輸入到A/D 轉換器的輸入信號必須經各種傳感器把各種物理量轉換成電壓信號。

　　A/D 轉換器的工作原理：逐次逼近法，雙積分法，電壓頻率轉換法。

　　A/D 轉換四步驟：采樣、保持、量化、編碼。