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高速数据采集VXI模块的研制

作　者: 刘小红
导　师: 童子权
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: VXIbus DSP CPLD 数据采集随机采样
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 346次
引　用: 2次
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内容摘要

随着社会数字化程度的提高,高速数据采集在测量和控制领域中占有非常重要的地位。VXI 总线测试平台是仪器测量领域的前沿技术,可以灵活地组建自动测试系统,其模块化、速度快、可靠性高、数字吞吐能力强的特点使VXI 总线在世界范围内有着广泛的应用。本课题的研究对象是高速数据采集VXI 模块,是将数字存储示波器的核心部分—采集与控制电路集于一体,模块化,以便应用于基于VXI 总线的数字存储示波器。对于高速数据采集与处理,随着数据量的不断加大和实时处理要求的不断提高,提出了运用DSP 进行数据处理,以便提高系统的实时性和数据快速存储的能力。本文研究了双路高速数据采集VXI 模块的实现方法,综合运用了DSP、CPLD等技术。模块最高采样率达200MSa/s,具有8bit 垂直分辨率,32M 存储深度,能够实现立即触发、延时或超前触发和软件触发等多种触发模式。文中详细的讨论了前端信号调理电路、A/D 转换电路及数据存储和传输电路的设计;使用CPLD 进行了模块的控制逻辑和VXI 接口设计;阐述了随机等效采样原理及其实现电路的设计;以DSP 为核心设计了软件流程,并结合电磁兼容原理对模块进行了PCB 板设计,总结了实际工作中遇到的一些问题和解决办法。本文研究内容对PXI、PCI 高速数据采集模块、数字存储示波器及其它形式的高速数据采集的研究有较大的参考价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-17
  1.1 选题的背景及意义  10-11
    1.1.1 课题的提出  10
    1.1.2 选题的目的和意义  10-11
  1.2 VXI 总线综述  11-13
    1.2.1 VXI 总线技术的发展  11-12
    1.2.2 VXI 总线的体系结构和特点  12-13
  1.3 基于DSP 的数据采集系统  13-14
    1.3.1 DSP 在模块中的运用  13
    1.3.2 利用DSP 技术提高VXI 模块的性能  13-14
  1.4 VXI 数据采集模块的发展概况  14-16
    1.4.1 国外发展概况  14-16
    1.4.2 国内发展现状  16
  1.5 主要研究内容  16-17
第2章总体方案设计  17-21
  2.1 概述  17
  2.2 模块整体功能和技术指标  17-18
  2.3 数据采集与转换的应用问题  18-19
  2.4 模块整体研制方案的确定  19-20
  2.5 本章小结  20-21
第3章高速数据采集模拟电路设计  21-39
  3.1 前端模拟信号调理电路设计  21-24
    3.1.1 衰减网络阻抗匹配电路  21
    3.1.2 放大调理电路设计  21-24
  3.2 高速A/D 转换  24-29
    3.2.1 ADC 的选择  24-26
    3.2.2 A/D 转换电路  26-29
  3.3 触发电路设计  29-31
  3.4 数据存储与传输电路设计  31-35
    3.4.1 DDR2 SDRAM 存储器的特点  31-33
    3.4.2 基于SDRAM 的高速采集电路  33-35
  3.5 模拟量输入通道误差分析  35-38
    3.5.1 ADC 引入的误差  35-37
    3.5.2 运放引入的误差  37-38
    3.5.3 模拟量输入通道误差合成  38
  3.6 本章小结  38-39
第4章逻辑控制电路设计  39-48
  4.1 引言  39
  4.2 数据采集控制电路的设计  39-43
    4.2.1 前端信号控制器  40
    4.2.2 A/D 控制器  40-41
    4.2.3 SDRAM 控制器  41-43
  4.3 VXI 接口电路设计  43-47
    4.3.1 VXI 系统寄存器  43
    4.3.2 VXIbus 接口电路设计  43-47
  4.4 本章小结  47-48
第5章 DSP 信号处理系统  48-60
  5.1 TMS320LF240X 的基本结构和特点  48-49
  5.2 基于DSP 的数据采集  49-55
    5.2.1 概述  49-50
    5.2.2 随机采样原理  50-55
  5.3 DSP 软件设计  55-59
    5.3.1 DSP 程序流程  55-56
    5.3.2 上位机处理程序结构  56-59
  5.4 本章小结  59-60
第6章 VXI 模块的电磁兼容设计  60-66
  6.1 引言  60
  6.2 噪声分析  60-61
  6.3 采集模块的电磁兼容设计  61-65
    6.3.1 元器件的选择和电路的分析  62
    6.3.2 模块的PCB 设计  62-65
  6.4 本章小结  65-66
结论  66-68
参考文献  68-72
攻读学位期间发表的学术论文  72-73
致谢  73

高速数据采集VXI模块的研制

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