基于FPGA的多通道同步數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)

1 引言
在現(xiàn)代信號處理系統(tǒng)中，多通道數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種商用以及工業(yè)領(lǐng)域中，特別是在艦上系統(tǒng)、彈上設(shè)備及艦上部分系統(tǒng)中，往往產(chǎn)生寬帶信號或上升沿下降沿較陡的模擬信號。對這樣的模擬信號往往需要將其數(shù)字化后傳輸至計算機進行數(shù)值和頻譜分析，并給出具體的分析報告。同時，這些信號往往要對一些相關(guān)信號同時測量，相關(guān)分析得到信號間的相關(guān)信息，這就需要同步采集多通道信號，并能準(zhǔn)確無誤存儲?，F(xiàn)在絕大多數(shù)采集系統(tǒng)，只能循環(huán)采集多路信號，不能實時同步采集多通道的同一個采樣點。這樣不能滿足對多通道信號進行相關(guān)信息的分析，而多通道同步數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)的實現(xiàn)恰恰彌補了傳通采集系統(tǒng)的不足之處。

2 系統(tǒng)設(shè)計方案及硬件設(shè)計
2．1 系統(tǒng)設(shè)計方案
該系統(tǒng)設(shè)計主要實現(xiàn)多通道同步數(shù)據(jù)的采集存儲。系統(tǒng)上電后，FPGA主控模塊控制采集模塊同步采集多通道數(shù)據(jù)，把采集到的數(shù)據(jù)寫到外部FIFO中。FIFO半滿后，FPGA讀取FIFO中的數(shù)據(jù)寫入Flash存儲器中。該設(shè)計方案選用FPGA作為主模塊，主要是考慮FPGA現(xiàn)場可編程特性，使用靈活方便，能夠降低硬件電路設(shè)計難度。
2．2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
多通道同步數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，主要包括以下部分：
(1)多通道同步數(shù)據(jù)采集模塊 選用AD781采樣保持器完成多通道數(shù)據(jù)采樣保持，滿足系統(tǒng)要求。A／D轉(zhuǎn)換器選用16位的ADS8401，可提高采樣精度，有利于分析采集數(shù)據(jù)。
(2)大容量存儲模塊 采用SUMSUNG公司的K9K8G08U0M型Flash作為存儲器，使用IDT7206作為采集數(shù)據(jù)緩存。
(3)外圍電路 主要包括晶振、電壓轉(zhuǎn)換器TPS70358及輸入輸出接口等。
其中，系統(tǒng)采集的重點是實現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)的同步實時采集，其主要邏輯由FPGA主控模塊控制。存儲模塊中所采用的壞塊檢測技術(shù)，可提高Flash存儲的可靠性。