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嵌入式设计案例:通用数据采集系统设计

文章来源: PG电子发布时间:2021-08-25 00:41
本文摘要:作者:刘麦军,董敏周,于云峰 基于NI公司的智能FPGA板卡以及图形化编程软件LabVIEW,本文明确提出了一种标准化数据采集系统的设计方案。该方案中所设计的系统与传统的数据采集系统比起结构非常简单、研发周期短、可靠性低、实时性好,并且对于有所不同应用于场合,在FPGA逻辑单元充足多的情况下可以很简单地依据实际情况对其做到适当调整,具备较强的通用性。 0章节 数据采集是信号分析和处置的重要环节,在导弹半实物建模过程中较慢可信的实验数据为提升建模精度充分发挥着最重要的起到。

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作者:刘麦军,董敏周,于云峰  基于NI公司的智能FPGA板卡以及图形化编程软件LabVIEW,本文明确提出了一种标准化数据采集系统的设计方案。该方案中所设计的系统与传统的数据采集系统比起结构非常简单、研发周期短、可靠性低、实时性好,并且对于有所不同应用于场合,在FPGA逻辑单元充足多的情况下可以很简单地依据实际情况对其做到适当调整,具备较强的通用性。  0章节  数据采集是信号分析和处置的重要环节,在导弹半实物建模过程中较慢可信的实验数据为提升建模精度充分发挥着最重要的起到。传统的数据采集系统各种数字、模拟信号相互交织,适当的外围电路可观,模块简单,要闲置较小的电路板空间,无法符合系统的小型化拒绝,同时硬件成本也很高。

当系统性能指标发生变化时,适当的功能电路和与之对应的隔绝、滤波等电路以及涉及程序都要转变。这种牵一发而动全身的结构导致系统的可扩展性较为较低,系统的通用性较为劣。另一方面,早期数据采集系统多是基于简单可编程逻辑器件(CPLD)设计的,数据的取样速度和精度都不是很高。  随着集成电路技术的发展,NI公司的FPGA板卡以其IO插槽多、片内资源非常丰富、结构灵活性、具备嵌入式控制器的特点取得了更加多的应用于,其纳秒级的速度可以较小地提升数据取样的速度和精度。

因此,基于NI公司FPGA板卡的数据采集系统和传统的数据采集系统比起更加能动态、较慢地监测信号量的变化。而且该系统结构非常简单、研发周期短、可靠性低、实时性好,需要已完成导弹半实物建模的数据采集任务,具备较强的通用性。

  1系统方案设计  设计该数据采集系统的主要目的是在导弹半实物建模系统中收集导弹的舵信号,将其传授给上位机展开运算和建模。该系统的可扩展性较为好,可以灵活性地适应环境有所不同的应用于场合,具备较强的通用性。

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  系统结构图如图1右图,系统实物图如图2右图,将具备数据采集功能和数据通信功能的前端模块电路板卡构建在一个机箱里面,相连在同一块背板上由独立电源统一供电。背板上的四个模块通过NI公司专用数据线和加装在工控机里面的FPGA板卡相连接。通过FPGA板卡与LabVIEW图形化编程研发平台,构建工控机与半实物硬件系统之间的数据采集和掌控信号的传输。

  NI公司FPGA板卡的I/O端口从C0~C3共分成四个模块,每个模块40个端口。通过LabVIEW平台展开设置可以便利地自由支配、定义任何一个端口的read/write功能,很好地解决了高速数据采集系统的掌控问题。

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也可以由FPGA板卡向前端模块电路获取统一的时钟信号和命令字,使有所不同功能的电路板卡同步进行数据操作者。  由码盘、转动变压器/自整角机等传感器测量到的舵偏角信息输出系统之后,按照适当的功能必须终端有所不同的前端接口板卡展开光耦隔绝或者经过滤波、缩放等处置,经由机箱背板电路抵达FPGA端口。

通过FPGA分析和处置的信号之后再行被起源于上位机中展开存储、分析、计算出来、表明等处置。  在FPGA的逻辑单元充足的情况下,对于有所不同的应用于场合可以很简单地通过增补有所不同功能的前端模块电路板构建适当的用于拒绝,从而会对系统的其他部分产生影响。

因此,该系统的可扩展性较为好,可以灵活性地适应环境有所不同的应用于场合,具备较强的通用性。


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