基于fpga的adc采样控制电路设计

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用CPLD／FPGA设计A／D采样控制器

７
．
１引言
ＣＰＦＧＡ（杂可编程逻辑器件／场可编ＩＤ／Ｐ复现
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程门阵列）数字系统的设计带来了极大的灵活性，为兼有串、行工作方式和高集成度、并高速、可靠性高等明显的特点，超高速领域和实时测控方面有非在常广泛的应用。ＶＨＤｌ言主要用于描述数字系统的结构、语行为、能和接口，其他的硬件描述语言相比，功与ＶＨＤＩ有更强的行为描述能力，而决定它成具从为系统设计领域最佳的硬件描述语言用ＶＨＤ１设
件，而生成硬件电路。ＶＨＤＩ是一种仿真语言，从还
结束标志，电平转为高电平时转换结束；ＴＡＲＴ低Ｓ为转换启动信号，升沿有效ｊ上ＯＥ为数据输出允许端，电平有救；ＤＯＤ７为Ａ，变换数据输出高［ … ３／Ｄ端其工作时序如图２所示。
言进行描述。
关键词：ＬＤ／ＰＧＡ，ＣＰＦ采样控制器，ＡＤＣ８９ＶＨＤＬ语言，限状态机００．有
［ｓｒｃ］ＡｓｍｐｉｇｃｎｒｌｒｉｄｓｇｅｙｕｉｇＣＦＧＡ．ＡｃｏｄｎＯＡｂｔａｔａｌｏｔｏｌｓｅｉｎｄｂｓｎＰＩｎｅＤ／Ｐｃｒｉｇｔ

基于 FPGA 的 AD 采样设计

２系统硬件整体设计
ＡＤ采样控制的核心部分采用Ｘｉｌｉｎｘ公司的
式，分析原始数据和ＦＰＧＡ输出信号的幅值和频
率特性。
的数据采集系统。在本研究中，多通道ＡＤ７６５６采样芯片实现对模拟信号的转换，该芯片最高采样率
２５０ＫＨｚ；ＦＰＧＡ提供逻辑控制，虽然以传统的ＤＳＰ或单片机作为ＣＰＵ的ＡＤ采样系统控制简单，但
ＡｂｓｔｒａｃｔＡｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＲｅａｂｔｉｍｅＡＤＳａｍｐｌｉｎｇａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐｌａｙａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｒｅｃｅｉｖｅｒ．ＡｋｉｎｄｏｆＡＤＳａｍｐｌｉｎｇｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｓａｍｐｌｉｎｇｃｌｏｃｋａｎｄＦＰＧＡｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅＡＤ７６５６ｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｔｈｅｓａｍｐｌｉｎｇｄａｔａａｒｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｂｙｓｉｎｅｃａｒｒｉｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄｌｏｗ－ｐａｓｓｆｉｌｔｅｒｉｎｇ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｄａｔａａｒｅｓｈｏｗｎｉｎｔｈｅＭａｔｌａｂ．Ｔｈｅｅｘ — ｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｓｓｉｍｐｌｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅ，ｈｉｇｈｌｙｖｅｒｓａｔｉｌｅ．ＫｅｙＷｏｒｄｓＦＰＧＡ，ＡＤ７６５６，ＡＤｓａｍｐｌｉｎｇ，ＭａｔｌａｂｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＣｌａｓｓＮｕｍｂｅｒＴＰ３３６

基于FPGA的A_D转换采样控制模块的设计

技术创新ＰＬＤＣＰＬＤＦＰＧＡ应用您的论文得到两院院士关注基于ＦＰＧＡ的Ａ／Ｄ转换采样控制模块的设计ＡＤｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＡ／ＤＣｏｎｖｅｒｔｉｏｎＳａｍｐｌｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌＭｏｄｕｌｅＢａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ（内蒙古工业大学）户国强房建东郭春兰ＨＵＧｕｏ－ｑｉａｎｇＦＡＮＧＪｉａｎ－ｄｏｎｇＧＵＯＣｈｕｎ－ｌａｎ摘要：本文采用ＦＰＧＡ器件ＥＰ１Ｃ６Ｔ１４４Ｃ８芯片代替单片机控制Ａ／Ｄ转换芯片ＡＤＣ０８０９进行采样控制，整个设计用ＶＨＤＬ语言描述，在ＱｕａｒｔｕｓⅡ平台下进行软件编程实现正确的Ａ／Ｄ转换的工作时序控制过程，并将采样数据从二进制转化成ＢＣＤ码。

本设计可用于高速应用领域和实时监控方面。

关键词：ＦＰＧＡ；Ａ／Ｄ转换；ＶＨＤＬ；采样控制；ＢＣＤ码中图分类号：ＴＮ９１１．７５文献标识码：ＡＡｂｓｔｒａｃｔ：ＢｙｕｓｉｎｇＦＰＧＡｄｅｖｉｃｅＥＰ１Ｃ６Ｔ１４４Ｃ８ａｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｏｆＡ／ＤｃｏｎｖｅｒｔｅｒＡＤ０８０９ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｈａｔｔａｋｅｔｈｅｐｌａｃｅｏｆＭＣＵ．ＴｈｅｗｈｏｌｅｄｅｓｉｇｎｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｔｈｅＶＨＤＬ．ＣａｒｒｙｉｎｇｏｕｔｔｈｅｓｏｆｔｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｕｎｄｅｒｔｈｅＱｕａｒｔｕｓⅡｐｌａｔｆｏｒｍｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｓｅｑｕｅｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆＡ／ＤｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｎｄｃｈａｎｇｅｔｈｅＢｉｎａｒｙｎｕｍｂｅｒｉｎｔｏｔｈｅＢＣＤｃｏｄｅ．Ｉｔｃａｎｂｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｉｅｌｄａｎｄｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙｃｏｎｔｒｏｌａｓｐｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦＰＧＡ；Ａ／Ｄｃｏｎｖｅｒｔｉｏｎ；ＶＨＤＬ；ｓａｍｐｌｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ；ＢＣＤｃｏｄｅ文章编号：１００８－０５７０（２００８）０７－２－０２２９－０２在以往的Ａ／Ｄ器件采样控制设计中，多数是以单片机或ＣＰＵ为控制核心，虽然编程简单，控制灵活，但缺点是控制周期长，速度慢。

基于FPGA的多路AD自动采集系统设计初稿

基于FPGA多路A/D自动采集采集系统设计摘要：在以往AD采集中，通过微控制器控制A/D芯片复杂的逻辑，不仅增加了微控制器干预，从而影响处理器运行速度，同时由于微控制器不断介入A/D控制会影响程序正常运行。

本文概述了基于FPGA的多路数据自动采集系统的设计和实现过程。

该系统采用高速A/D转换器将多路模拟信号转换成数字信号，以FPGA为控制核心产生各种控制时序，控制A/D和模拟量开关切换，并对转换结果进行数据读取保存在双口RAM中，通过试验验证表明该系统工作稳定，能够实现对多路采集信号实时采集处理，检测效果良好。

关键词：FPGA A/D转换自动采集Design of automatic acquisition and acquisition system based on FPGA multi A/DAbstract: In the past， A/D acquisition through the micro controller to control the complexity of the A/D chip logic. That not only increased the micro controller intervention, so that affecting the operating speed of the processor, but also affected the normal operation of the program when the micro controller continuous intervention the A/D conversion. This paper Summary the design and implementation of high speed multi channel data acquisition system based on FPGA, The system uses high speed A/D converter to convert multiple analog signals into digital signals. The FPGA is used as control core to generate various control timing, which is used to control A/D and analog switch, at the same time, the data that is converted is stored in dual port RAM. Through the experiment, the system is proved to can stably real-time process for multi-channel signal acquired system, and the examination effect is good. Key words: A/D FPGA Automatic Acquisition1 引言在高速多路数据采集系统中，通常采用数字信号处理器DSP或单片机作为微控制器，控制模数转换器AD及其他外围设备的工作。

基于FPGA的高精度AD采样实现

基于FPGA的高精度AD采样实现摘要：研究了基于FPGA的高精度A/D采样实现，FPGA选用altera公司cycloneII 系列芯片，AD转换器采用AD7606-4，该转换器具有4通道16位精度。

关键词：FPGA 仿真芯片1 系统原理FPGA可以根据用户的需要将多种芯片的功能集中实现，在可靠性要求较高，电路板要求越来越小的趋势下，FPGA的应用越来越广。

在设计完后，设计者可以对芯片的功能进行仿真验证，在线修改，大大减少了设计的复杂性。

AD7606-4是ADI公司推出的新一代16位、4通道同步采样的模拟数字转换器。

它采用5V单电源供电，不再需要正负双电源，并支持真正10V或5V的双极性信号输入。

所有的通道均能以高达200kSPS的速率进行采样。

本文研究了基于FPGA的A/D转换控制，图1是A/D与FPGA 的连接框图。

A/D的转换时间最快是5us。

由FPGA发出转换控制信号AD_CONVST，A/D复位信号AD_RESET，A/D读信号AD_RD，读使能信号AD_CS。

采用并行字节方式将A/D转换的信号通过数据线DA0-DA7读到FPGA中。

AD7606-4先发高字节，再发低字节；先对通道1进行转换，再对通道2，最后对通道3进行转换。

AD_RESET为高电平时A/D复位，AD_CONVST出现上升沿时，A/D开始模拟信号转换，转换时间最快为5us，设计者可以根据应用设计转换时间，在本程序中转换时间设置为10us。

模拟信号转换完的时间是2us，本程序中设计转换开始5us后，FPGA发出AD_RD信号，可以把转换完的数字信号读到FPGA中。

图2是采用并行字节读模式的时序图。

2 VHDL实现及仿真在Quartus II 集成开发环境中，采用VHDL实现FPGA对A/D 的采集，系统时钟选用24Mhz，以下程序实现转换控制信号AD_CONVST和读使能信号AD_CS：if clk_global&acute;event and clk_global=&acute;1&acute; thencount<=count+1;if count=2 then------------------实现转换信号AD_convst<=&acute;0&acute;;elsif count>=3 and count<=239 thenAD_convst<=&acute;1&acute;;end if;if count>=120 and count<=134 then -----实现CS信号CS<=&acute;0&acute;;elseCS<=&acute;1&acute;;end if;if count>=239 then --计数器回零count<=0;end if;end if;仿真结果如图3所示，其中AD_data_in是送给FPGA的AD转换后的数字信号，AD1_data_out，AD2_data_out，AD3_data_out，表示三路通道输出的16位数字信号，在本程序中只使用3路通道。

一种基于FPGA的多通道AD射频采样设计

芯片ＡＤ４４４９采用串行接口和ＤＤＲＬＶＤＳ接口。当使能低电平时，ＦＰＡＧ输出不超过２０ＭＨｚ的ＳＣＬＫ给ＡＤ提供工作配置时钟。在配置时钟下降沿时，ＦＰＧＡ将ＳＤＡＴＡ数据写入８位ＡＤ寄存器里，可通过ＳＤＡＴＡ数据设置ＡＤ的各种模式、各通道的增益控制及修改同步时钟延迟参数等。当ＦＰＧＡ解串数据乱码时，通常调整相应的解串数据同步时钟延迟
参数。ＡＤ４４４９采用ＤＤＲＬＶＤＳ方式与ＦＰＧＡ的高速ＬＶＤＳ连接，其１４位四通道数据双路输出使用双沿采样ＤＤＲ的源同步方式，以提高数据的吞吐率和总理论带宽。ＬＶＤＳ是一种小摆幅差分信号技术，具有高速传输能力和抗电磁干扰等特点。当ＡＤ４４４９被配置完后，其输出双路ＤＤＲＬＶＤＳ数字信号，根据ＡＤ４４４９的接口时序，通过同步时钟的上下沿关系解串出各通道的数据。因此，采样过程中需要稳定的时钟来保障采样的要求。
２硬件电路设计
２．１主要器件ＡＤＣ和ＦＰＧＡ
本设计选用ＴＩ公司ＡＤ４４４９作为射频采样电路的Ａ／Ｄ转换芯片，其具有最大采样数据率２５０ＭＳＰＳ，采样精度１４位，能够实现６９ｄＢＦｓ信噪比和８６ｄＢｃ无杂散动态范围等特点。ＦＰＧＡ选用ＡＬＴＥＲＡ公司ＥＰ４ＳＧＸ２３０Ｆ１５１７芯片做数据处理平台．该芯片逻辑资源多，高速ＬＶＤＳ接口和Ｉ／Ｏ口丰富。ＦＰＧＡ主要完成ＡＤＣ配置、ＬＶＤＳ解串、数字信号处理等。

基于FPGA的ADC采集系统的设计_毕业设计论文

基于FPGA的ADC采集系统的设计摘要基于FPGA在高速数据采集方面有单片机和DSP无法比拟的优势，FPGA具有时钟频率高，内部延时小，全部控制逻辑由硬件完成，速度快，效率高，组成形式灵活等特点。

因此，本文研究并开发了一个基于FPGA的数据采集系统。

FPGA的IO口可以自由定义，没有固定总线限制更加灵活变通。

本文中所提出的数据采集系统设计方案，就是利用FPGA作为整个数据采集系统的核心来对系统时序和各逻辑模块进行控制。

依靠FPGA强大的功能基础，以FPGA作为桥梁合理的连接了ADC、显示器件以及其他外围电路，最终实现了课题的要求，达到了数据采集的目的。

关键词FPGA A/D转换AbstractFPGA is better than microcontroller and DSP in high speed data acquisition, FPGA has higher internal clock frequency, smaller delay than DSP,and all the control logic of FPGA is completed by hardware, FPGA has fast speed, high efficiency, and so on. Therefore, this paper introduces and develops a data acquisition system which is based on FPGA.The I/O pin of FPGA can be defined yourself without fixed limit,it’s very flexible. This design of data acquisition system use FPGA as the data acquisition system core to control the timing and the logic control module. Relying on the powerful function of FPGA, FPGA can connect ADC, display devices and other peripheral circuits, finally we can achieve the requirements of the subject, and the purpose of the data collection。

基于FPGA的高速A／D采样的实现

新技术。随着规模的不断扩大，度和性能不断提高，个电子速一
一
、
。ＧＡＰ
ＦＧ是现场可编程门阵列（ｉｄＰｏｒｍｂＧｔＰＡＦｅｒｇａｍａｌａｌｅｅ
Ａｒ）ｒｙ的简称，ａ是一种由用户实现芯片功能的器件，用户在设计完成之后可以进行功能和时序仿真，也可以现场编程进行验证，
在４Ｋ波特至６００４Ｋ波特之间，我们对信号采用Ｉ０解调Fra bibliotek式，／对
表３客户端速度测试结果
测试用例同时传输会话数传输时间（秒）】５７２５９
２４６２６５
２５５２６５
结果７ＭＢＳｊ２，４３４ＭＢＳ／
ＣｌＡｒｙ，Ｃ由可配置逻辑模块ＣＢ（ｏｆｕａｌｏｉｅｒ）ＬＡｌａＬＣｎｇｒｂｅｇｃｉＬ
Ｂｏｋ、ｌ）输出输入模块ｌＢＩｐｔＯｔｕｌｃ）ｃＯ（ｎｕｕｐｔＢｏｋ和内部连线３类
可编程单元组成。其特点主要有：用ＦＧ采ＰＡ设计专用集成电路ＡＩＳＣ（ｐｌａｏｐｃｆｎｇａｄＣｒｕｔ）真正达到用户自行设ＡｐｉｔｎＳｅｉｃＩｔｒｔｉｉ，ｃｉｉｅｅｃｓ
１＂３，５２６节０１４４，字０９１＂３，５２６节０１４４，字０９
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基于fpga的adc采样控制电路设计
FPGA（现场可编程门阵列）是一种高度可编程的数字电路设
计工具，可用于实现各种应用。

ADC（模拟数字转换器）是
一种电子设备，用于将模拟信号转换为数字信号。

在本文中，我们将设计一个基于FPGA的ADC采样控制电路。

首先，我们需要选择一个合适的ADC芯片，以满足我们的需求。

ADC芯片通常具有不同的分辨率（以位为单位）和采样
速率（以样本/秒为单位）。

选择适当的芯片将取决于被测信
号的频率范围和精度要求。

一旦我们选择了ADC芯片，我们
可以开始设计采样控制电路。

ADC采样控制电路的主要任务是控制ADC芯片的采样频率和
采样精度。

首先，我们需要使用FPGA来生成一个时序信号，用于控制ADC芯片的采样。

此时序信号应具有适当的频率，
以保证ADC芯片的采样和转换过程正常运行。

然后，我们需要将ADC芯片的采样结果传递给FPGA。

为此，我们可以使用串行通信接口（如SPI或I2C），在ADC芯片
和FPGA之间建立一个数据通道。

通过该通道，ADC芯片的
采样结果将传输到FPGA中进行后续处理。

一旦ADC芯片的采样结果进入FPGA，我们可以进行进一步
的数字信号处理。

我们可以使用FPGA内部的逻辑电路和存
储器来实现数字滤波、数字滤波等功能。

这些功能可以根据特定应用的需求进行定制。

最后，我们可以将FPGA处理后的数字信号输出到外部设备（如计算机）或其他电路中。

这些输出信号可以用于进一步分析、控制或存储。

总之，基于FPGA的ADC采样控制电路是一种常见的电路设计方法，可用于实现各种实时信号处理和控制应用。

通过适当选择ADC芯片和设计有效的采样控制电路，我们可以在FPGA上实现高性能、低功耗的ADC系统。

这种设计方法具有灵活性和可扩展性，适用于各种应用领域，如通信、医疗、工业控制等。