基于FPGA的多通道同步數據采集存儲系統

1 引言
在現代信號處理系統中，多通道數據采集存儲系統廣泛應用于各種商用以及工業領域中，特別是在艦上系統、彈上設備及艦上部分系統中，往往產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字化后傳輸至計算機進行數值和頻譜分析，并給出具體的分析報告。同時，這些信號往往要對一些相關信號同時測量，相關分析得到信號間的相關信息，這就需要同步采集多通道信號，并能準確無誤存儲。現在絕大多數采集系統，只能循環采集多路信號，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信息的分析，而多通道同步數據采集存儲系統的實現恰恰彌補了傳通采集系統的不足之處。

2 系統設計方案及硬件設計
2．1 系統設計方案
該系統設計主要實現多通道同步數據的采集存儲。系統上電后，FPGA主控模塊控制采集模塊同步采集多通道數據，把采集到的數據寫到外部FIFO中。FIFO半滿后，FPGA讀取FIFO中的數據寫入Flash存儲器中。該設計方案選用FPGA作為主模塊，主要是考慮FPGA現場可編程特性，使用靈活方便，能夠降低硬件電路設計難度。
2．2 系統硬件設計
多通道同步數據采集存儲系統結構框圖如圖1所示，主要包括以下部分：
(1)多通道同步數據采集模塊 選用AD781采樣保持器完成多通道數據采樣保持，滿足系統要求。A／D轉換器選用16位的ADS8401，可提高采樣精度，有利于分析采集數據。
(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作為采集數據緩存。
(3)外圍電路 主要包括晶振、電壓轉換器TPS70358及輸入輸出接口等。
其中，系統采集的重點是實現多通道數據的同步實時采集，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，可提高Flash存儲的可靠性。