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      一、采集系统规格

    采集系统实物图


      1.3通道,10bit1GSPSADC转换器
      2.模拟带宽100MHz
      3.输入方式:单端
      4.输入阻抗50Ω
      5.ENOB:9.1bits@500MHz
      6.非线性失真±0.25LSB
      7.SNR:44dB
      8.存储:板载1GDDR2
      9.信号调理模块,支持PGA和AGC功能
      10.大规模FPGA,支持数字信号实时处理,包括三通道FFT
      11.低抖动采集时钟发生器
      12.TI320C6455DSP模块
      13.RS232和RS422通信接口
      14.板卡尺寸:284mm*130mm
      15.外供电电源板尺寸图如下(单位:mm):

    电源板尺寸图


      二、FPGA控制逻辑以及算法实现

      2.1系统组成结构如下:
     


      2.2FPGA部分逻辑实现要求:

      ①三通道ADCADC10D1000接口设计;
      ②采样时钟配置32bitSPI接口;
      ③同DSP的通信接口。

      2.3FPGA算法实现:

      2.3.1实时波形产生:
      连续产生如下波形
     

    实时波形产生


      幅度有DAC硬件放大。

      2.3.2在120Hz周期内完成3次16K点的FFT处理(由外部触发信号给出FFT的起始位置)
     


      2.3.3FFT部分

      ①找出1次FFT的峰值点,并在峰值点频率附近设置搜索范围;
      ②在搜索范围内找到2次FFT以及3次FFT的峰值;
      ③将三次峰值点记录并上传到DSP;
      ④XilinxXC5VSX95T具备的FFT能力如下:
     

    FFT峰值点


      16bit数据输入,32k点FFT,工作时钟250MHz,需要资源为,LUT3300个,乘法单元9个,延迟约400us。所以,我们按照3通道500M/s,每秒计算360次,间隔约2.7ms,所以当前的FPGA完全支持3通道32kFFT实时计算。此时输出运算结果数据量为2(实部虚部)x2(16bit)X32K。

      2.3.4AGC部分

      由于ADC输出信号大小不一定,我们在硬件上设计了数字PGA电路,通过SPI总线控制增益。每次需要计算输入信号功率,通过滤波后,根据功率设置动态调整增益大小。

      2.3.5DSP硬件部分

      设计基于TI320C6455芯片设计DSP板的硬件电路;包括原理图和PCB设计以及调试。DSP主要功能,同FPGA接口,按主板已经定义的接口和大小设计PCB。两个RS232接口,两个RS485接口。

      2.3.6DSP软件部分部分

      ①通过接受RS485接口接收主机命令,通过串口发送命令。
      ②接收FPGA输出的峰值数据信息。
      ③控制系统电源管理。

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