[学位论文]高速数据采集与大容量固态存储系统设计
基于FPGA的并行FLASH高速大容量数据采集系统
基于FPGA的并行FLASH高速\大容量数据采集系统作者：吴瑞斌唐维庄来源：《科技资讯》2011年第25期摘要:本文介绍了一个以FPGA为主控制器的多存储芯片数据采集板卡的设计。
该卡通过一个符合ATA-6规范的IDE接口,使用PIO模式将数据采集板卡与上位机互联。
通过FPGA控制一片高速AD进行数据采集,采集的数据通过4片电子盘并行存储,实现高速大容量数据采集。
文章侧重于介绍用FPGA控制电子盘并行读写的方法。
关键词:FPGA 电子盘并行存储数据采集中图分类号:TP274 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(a)-0010-01数据采集系统的发展对于数据存取速度和存储容量提出了越来越高的要求。
现有的单片数据采集系统的最高采样率,受限于存储器写入速度的限制;同时,单片存储芯片对于长时间的试验不能满足数据存储需求。
基于以上两点考虑,我们开发了本文要介绍的以FPGA为主控制器的多存储芯片数据采集板卡。
1 系统概述采集系统由AD变换模块、电子盘存储阵列、FPGA主控制器、DSP数据通信与接口单元及数据通信总线组成。
该系统工作原理是:对板卡的操作命令通过IDE总线由上位计算机发送给DSP,经过DSP的解码,与FPGA主控制器建立通信,完成各种控制指令。
本文重点放在FPGA 并行读写多片存储器上面。
1.1 AD和数据通信与接口模块本设计中高速AD采用单通道信号采集,目前的存储器阵列内设计了4片存储介质,按照每个介质2MB的写入速度,能支持前级8MB/s的数据,按照16bit采样字长,总采样率可达4MHz。
本设计中使用一块TMS320F2812的DSP数字信号处理芯片实现采集板卡与监控计算机接口和内部工作状态控制、工作参数向采集单元的转发。
本设计中使用标准IDE接口通过ATA 总线协议与监控计算机通信。
IDE接口的数据传输采用PIO模式传输数据,数据的传输以数据块为单位,每传输完一个数据块后,硬盘都会产生一个中断请求,并向主机报告命令执行结果。
数据采集系统设计方案
数据采集系统设计方案数据采集系统是指通过一定的手段和工具，从各种数据源中采集和提取数据，并将其存储、分析和应用的一套系统。
以下是一个数据采集系统的设计方案：1. 系统目标和需求分析：明确系统的目标和需求，包括需要采集的数据类型、频率、来源等，以及对数据的存储、处理和分析的要求。
2. 数据源选择和接口设计：根据系统需求，选择适合的数据源，例如数据库、日志文件、API接口等。
设计和开发相应的接口，实现与数据源之间的数据交互。
3. 数据采集和提取：通过编写脚本或使用专业的数据采集工具，从数据源中获取数据，并对数据进行提取、清洗和转换。
4. 数据存储和管理：设计合适的数据存储结构，选择合适的数据库或其他存储方案，将采集到的数据进行存储和管理。
需要考虑数据安全性、可扩展性和性能等方面的要求。
5. 数据处理和分析：根据系统需求，对采集到的数据进行处理和分析。
可以使用数据挖掘、机器学习等技术对数据进行分析和建模，以提供有价值的信息和洞察。
6. 数据应用和展示：根据用户需求，将处理和分析后的数据应用到相应的业务场景中。
设计和开发相应的应用程序或接口，将数据以可视化的形式展示给用户，并提供相应的操作和交互功能。
7. 系统监控和优化：监控系统的运行状态和性能指标，及时发现和解决问题。
对系统进行优化，提高系统的稳定性、可用性和性能。
8. 安全和隐私保护：对系统中的数据进行安全保护，包括数据加密、访问控制等措施，确保数据的机密性和完整性。
同时，遵守相关法律法规，保护用户隐私。
以上是一个数据采集系统的基本设计方案。
根据具体的需求和情况，可能还需要做一些调整和扩展。
设计和开发过程中，需要充分考虑系统的稳定性、可扩展性、性能和安全性等方面的要求，以满足用户的实际需求。
基于FPGA的高速数据采集硬件系统设计
关 键 词 Ｆ ＧＡ ＣＳ 电器试 验 Ｐ Ｓ Ｉ 数 据 采 集 ＦＦ ＩＯ
电器试验是鉴定 电器产 品质量的—个重要环节 ，电器研究性试
模拟信号依次分别 ［Ａ ９ ２ 进 行模 数转换 。由于９ Ｉ Ｄ ２６ ｚ 路模拟信 日的输 ． 入幅度不同 ．因此 相应 的调理电路转换 ．以满足系统 测试要求 。 为产生高精度 、高稳定度 、低噪声 、低抖动的系统时钟 ，时钟 分系统 采用高精度 低相噪的温 补 、时钟分路器 、分频器 以及Ｅ 转 Ｔ 换 （Ｅ Ｌ Ｐ Ｃ 电平 到 ｒ 电平 的转 换 ） Ｅ Ｌ 和Ｔ 转换 （ ｒ 电平￣ Ｐ Ｃ 电 Ｌ Ｊ ＩＥ Ｌ
１ＭＢ ｓ 右 。 目前 １ ００ 的 小 型 计 算 机 系统 接 口Ｓ Ｓ（ｍ ｌ ５ ｐ左 ５０ 转 Ｃ Ｉ ａ Ｓ ｌ Ｃ ｍ ｕ ｒ ｙｔ ｔ ｆ ｅ ｏ ｐｔ ｓ ｍＩ ｅ ａ ） ｅ Ｓ ｅ ｎ ｒ ｃ 硬盘 ． 总线数据 传输速率 为８ 一 ２ ＭＢ ｓ Ｏ ３ ０ ｐ． 持续 数据传 输速 率大 ￣ ４ ＭＢ ｓ ：０ ｐ ，性 能远远 高 于ｌ Ｅ Ｄ 硬盘 。鉴 于 此 ，电器试验参数数据采集存储系统没 汁采用可编程逻辑器件和总
势 ，是设计高速数据采集系统时钟 电路 的理想选择 。 。
２２ 逻 辑 控 制 电路 ．
逻辑控制需要使用外部提供 的同步和 波门信 号， 两个信号 的 这 优 劣直接关系到系统逻辑的正确性和时 问延时 计数的准确性 。对 同 步 、波门信号调理 的关键 是将十儿伏 的模拟脉 冲衰 减到５ 以下 ， 伏 并保证衰减器与输入阻抗的匹配 ，避免信号反射 。信号衰减后 ，送 入高速 比较器 ，获得Ｔ Ｌ Ｔ 脉冲信号 。由于采用高速比较器 ，调理后 信 号 的上升 和 下降 时 问要 比调 理 前模 拟脉 冲信 号小 得 多 ，小于 ４ｓ ｎ 信号上升和下降沿的改善提高 了Ｆ Ｇ 的对信号脉宽 脉冲间 ＰＡ 隔的测 量精 度 ，为Ａ 转 换和时间 延时 汁数提供 了一个 准确的时问 Ｄ
基于SATA硬盘和FPGA的高速数据采集存储系统
随着 数字 信号 处理技 术 和微 电子技 术 的 飞速发 展 ， 数
据 采 集 和 数 据 存 储 在 各 个 领 域 中 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 民 用 从 到 军 用 ， 日常 生 活 到 科 学 研 究 ， 领 域 对 数 据 采 集 存 储 系 从 各
统 的 采 样 速 率 、 储 速 率 及 容 量 、 携 性 都 提 出 了 越 来 越 高 存 便 的要 求 ， 对 这 一 问题 ， 合 当前 技 术 发 展 形 势 ， 计 并 实 现 针 结 设
ｉ ｍｍｕ ｉ ｆ ａ ｌ ｌｍｅ ｔ ｅｌｒ ｅｓｏ ａ ｅｃ ｐ ｃｔ ｙ ｔｍ． ｎ ｔ ｉ ｌ ｉ ｅ ｎ ｇ ｔｒ ｇ ａ ａ ｉ ｓ ｓｅ ｙ； ｎ ｙ ｍｐ ｈ ｔ ａ ｙ
Ｋｅ ｒ ｓ ａａ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｙ ｗｏ ｄ ：ｄ ｔ ｃ ｕ ｓ ｉｎ；ｄ ｔ ｔ ｒ ｇ ｔ ａａ ｓｏ ａ ｅ；Ｐ Ａ ｔ ＡＴ ＡＴ ｏ Ｓ Ａ；Ｆ Ｆ Ｉ Ｏ；Ｓ Ｔ Ａ Ａ
图 ｌ 系 统 原 理 框 图
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系 统 ， 据 不 同需 要 进 行 相 应 的计 算 和 处 理 ， 出所 需 的 数 根 得 据【 １ １ 。而输 入 的模 拟 信 号 首先 要 经 过 处 理 ， 其 满 足 后 面 的器 使
Ｈｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ａ ａ ａ ｑｕ ｓ ｉ ｎ ｎ ｓｏ ａ ｅ ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｇ ｐ ｅ ｄ ｔ ｃ ｉｔｏ ａ ｄ ｔ ｒ ｇ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ Ｓ ＡＴＡ ｒ ｓ ｎ ＦＰＧ ｈａ ｄ ｍ ｃ ａ ｄ Ａ
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多路数据采集系统毕业设计
多路数据采集系统毕业设计第一章绪论1.1课题研究背景和意义数据采集是指将位移、流量、温度、压力等模拟量采集、转换成数字量后,再由计算机进行存储、处理、显示或打印。
数据采集技术是信息科学的一个重要组成部分,信号处理技术、计算机技术,传感器技术是现代检测技术的基础。
数据采集技术则正是这些技术的先导,也是信息进行可靠传输,正确处理的基础。
在工业生产中,对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录,这样能提高产品的质量、降低成本。
在科学实验中,对应用数据进行实时采集,这样获得大量的动态信息,是研究物理过程动态变化的有效手段,也是获取科学奥秘的重要手段之一。
设计数据采集系统目的,就是把传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的数字信号,并把数字信号送入计算机,计算机将计算得到的数据加以利用观察,这样就实现对某些物理量的监视,数据采集系统性能的好坏,取决于它的精度和速度,在精度保证的条件下提高采样速度,满足实时采集、实时处理和实时控制的要求[1]。
数据采集常用的方式有在PC机,也可以在工控机内安装数据采集卡,如RS-422卡、RS-485卡及A/D卡;或专门的采集设备,包括PCI、PXI、PCMCIA、USB,无线以及火线FireWire接口等,可用于台式PC机、便携式电脑以及联网的应用系统中[2]。
数据采集系统起始于20世纪50年代,1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统,目标是测试中不依靠相关的测试文件,由非成熟人员进行操作,并且测试任务是测试设备高速自动完成的。
近年来,数据采集及应用受到了人们越来越广泛的关注,数据采集系统也有了迅速的发展,数据采集系统也朝着微型化、小型化、便携式,低电压、低功耗发展。
当前市场出售的小型数据采集器相当于一个功能齐全计算机。
这些数据采集器功能强大,能够实现实时数据采集、处理的自动化设备。
具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输功能[;不仅能保证现场数据的实时性、真实性、有效性、可用性,而且能很方便输入计算机,应用在各个领域。
基于ZYNQ的高速数据采集系统设计
第37卷第6期2020年12月华东交通大学学报Journal of East China Jiaotong UniversityVol.37No.6Dec.,2020文章编号：1005-0523(2020)06-0117-07基于ZYNQ的高速数据采集系统设计张雪皎，陈剑云(华东交通大学电气与自动化工程学院，江西南昌330013)摘要：针对电能质量检测领域对数据采集系统的高精度与实时性要求，在ZYNQ SoC上，设计一种基于ZYNQ-7000和AD7606的高速多通道数据采集系统。
PQ ZYNQ的FPGA部分实现系统84集控制，ARM部分完成数据传输、存储和结果显示，4用AXI4高速通信，DMA-SG高速数据传输模式，DDR3高速存储实现对电压、电流信号的高速4集。
实验结果表明，该系统的4集误差可n达到0.02%。
关键词：高速数据4集；高精度；ZYNQ-7000；AD7606中图分类号:TP274文献标志码：A本文引用格式：张雪皎，陈剑云.基于ZYNQ的高速数据4集系统设计[J].华东交通大学学报,2020,37(6):117-123.Citation format:ZHANG X J,CHEN J Y.Design of high-speed data acquisition system based on ZYNQ[J].Journal of East China Jiaotong University,2020,37(6) :117-123.随着电网中非线性负荷用户的不断增加，电能质量问％数系统能够为电能质量分析提供准确的数据支持，是解决电能质量问题的关键依据％通系统的设计方案，控电ARM控AD、ARM+DSP及FPGA+DSP AD的方式冋。
ARM着的决控性，在工业控用，但其数据处理，能足系统的实时性。
由于DSP的性，复杂数处理能在低速系统中％FPGA的程数处理性使其在数字信号处理，但是系统的决策能力较弱[6-10]。
基于FPGA的高速大容量数据采集系统设计
基于FPGA的高速大容量数据采集系统设计
潘建国;阙沛文;雷华明
【期刊名称】《电子测量技术》
【年(卷),期】2008(31)9
【摘要】在利用超声波进行长距离输油管道无损检测过程中,检测系统需要对采集到的多通道高速、大容量数据进行实时存储。
本文介绍了一种基于FPGA控制的超声信号实时采集系统设计,该系统能在脱离PC机CPU及总线方式下由FPGA直接控制IDE硬盘,实现对高速、大容量数据的实时存储,并在检测完成后可以通过上位机接口对硬盘进行离线访问分析。
目前,在工程实践应用中,硬盘记录的平均速度可达到5 MB/s以上。
【总页数】4页(P166-169)
【关键词】高速采集;大容量存储;直写IDE;DMA传输;FIFO
【作者】潘建国;阙沛文;雷华明
【作者单位】上海交通大学仪器科学与工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TP274.2
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1.高速大容量数据采集存储系统设计 [J], 侯孝民;张卫杰;龙腾
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3.XCZU9的高速大容量数据采集存储系统设计 [J], 杨海学; 吴凡; 李林; 何斌
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5.高速大容量数据采集系统设计与实现 [J], 张卫杰;侯孝民
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基于FPGA的高速实时数据采集存储系统设计
关 键 词 ： 据 采 集 ；Ｐ Ａ；Ｌ Ｓ 存 储 器 ； 时监 测 数 ＦＧ ＦＡＨ 实
中图分 类号 ：Ｎ １ Ｔ ９
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ２—１４ （０ １ ０ ０ ６ Ｏ １０ ８ １ ２ １ ）８— ｏ ４一 ３
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２ １正 ０１
仪 表 技 术 与 传 感 器
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２ ０１１
第Ｆ Ｇ 的高速 实时数 据 采 集存 储 系统 设 计 Ｐ Ａ
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０ 引 言
数据形式记 录其工作状 态。存储 器与地 面测试 台、 计算机 配合
完 成数 据存储 过 程 中的联 机实 时监 测 与数据 记 录 、 分析 等工 作 。总体框 图如图 １ 所示 。
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