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基于FPGA的PCI接口数据采集系统设计

作　者: 高鹏
导　师: 王建华
学　校: 江苏科技大学
专　业: 物理电子学
关键词: 数据采集 A/D FPGA PCI 总线
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

数据采集作为一种重要的现代技术，已经在通信、信息处理、生物医学、军事、航空航天等领域得到了广泛的应用。数据采集技术与传感器技术、计算机技术、信号处理技术一起构成了现代信息技术的基础，应用领域将会越来越广泛。本论文设计了一个基于FPGA，由高性能A/D模数转换芯片、FPGA内部逻辑模块和PCI 总线接口组成的数据采集系统，介绍了总体设计方案及硬件电路实现方法。该系统采用前端信号调理电路对目标模拟信号进行放大、差分转换和模数转换，利用FPGA设计内部逻辑模块来控制外围电路及实现数据缓存、数据传输等功能，最后通过PCI总线接口把暂存在FPGA中的数据传送到PC主机，整个系统满足实时性的需要。FPGA作为采集系统的核心，完成了内部所有的数字逻辑电路的设计，使系统具有很高的可重塑性和可调试性。本文重点研究了FPGA芯片内部逻辑的设计以及PCI总线协议，利用QuartusII软件对FPGA内部逻辑进行了完整的设计，并通过使用Modelsim软件仿真测试验证了系统的可行性。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-18
  1.1 本课题的研究背景及研究意义  12-14
  1.2 数据采集技术的研究现状和发展趋势  14-17
  1.3 本课题的主要任务  17-18
第2章数据采集系统的基本理论  18-22
  2.1 信号采样定理  18-19
  2.2 模数转换原理  19-20
  2.3 数据采集系统的组成结构  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章系统设计方案  22-32
  3.1 系统总体设计方案  22-23
  3.2 模拟信号预处理模块  23-25
  3.3 模数转换模块  25-26
  3.4 FPGA 及其配置芯片  26-30
    3.4.1 Cyclone II 系列 FPGA 的特性  27-29
    3.4.2 Cyclone II 系列 FPGA 的配置  29-30
  3.5 PCI 接口模块  30-31
  3.6 电源模块  31
  3.7 本章小结  31-32
第4章 FPGA 内部逻辑设计  32-52
  4.1 FPGA 的开发工具  32-34
  4.2 FPGA 的开发流程  34-36
  4.3 FPGA 内部逻辑模块总体设计  36-37
  4.4 时钟产生模块设计  37-40
  4.5 数据缓冲(FIFO)模块设计  40-42
  4.6 FPGA 内部 RAM 和地址产生模块设计  42-45
  4.7 PCI 接口逻辑设计  45-50
  4.8 设计总结和分析  50-51
  4.9 本章小结  51-52
第5章测试方法及仿真结果  52-56
  5.1 测试方法及仿真工具  52
  5.2 各逻辑模块的仿真结果  52-55
  5.3 本章小节  55-56
结论与展望  56-57
参考文献  57-59
附录  59-61
  附录1 FPGA 内部逻辑顶层原理图  59-60
  附录2 FPGA 内部逻辑 RTL 视图  60-61
攻读学位期间发表的学术论文  61-62
致谢  62

基于FPGA的PCI接口数据采集系统设计

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