申明:本网站内容仅用于学术交流，如有侵犯您的权益，请及时告知我们，本站将立即删除有关内容。
【摘 要】随着数字信号处理技术和计算机的不断发展，现代工业生产和科学技术研究都需要借助数字处理技术。本文主要研究如何用现场可编程逻辑门阵列（FPGA：XC3S1200E），数字信号处理器（DSP：TMS320F28335）和模数转换器件（AD：AD7606）建立模拟信号采集方案。本文详细介绍了模拟信号采集硬件方案、软件方案。
【关键词】DSP+FPGA结构；采集方案；模数转换
2 模数转换
模数转换就是将模拟量转换为数字量的过程。理论分析指出，只有适当的采样频率才能真实地反映原始信号波形。经验数据表明，至少使用4倍于信号最高频率的采样频率才能保证不会丢失信号的任何信息。
AD7606模数转换芯片是AI公司推出的一款高性能模数转换芯片。它的主要特征是，8通道双极性模拟量输入，最大输入范围±10V，轨对轨采样保持，16位并联或串联多种输出方式，最高200k SPS的采样速率。完全符合一般用途的模拟信号采样要求。使用3片AD可以同时完成24路的模拟信号采集
3 异步总线
异步通信总线提供可以在FPGA和AD之间提供一个隔离作用，同时完成AD的输出电平和FPGA的I/O电平对接。
SN74LVC16245是由TI公司设计的一款被专门用来做异步总线通信的芯片。可以通过设置器件的（OE）、（DIR）可很容易实现总线的关闭、数据的双向传输，并且数据的双向传输功能基本上不需要额外的时序要求即可实现。
4 DSP+FPGA结构
DSP（Digital Singnal Processor）是一种具备完整指令系统的微处理器。片内集成了控制单元、运算单元、各种寄存器和通信单元等，同时还可以外扩各种存储器，具有强大的运算能力和高运算速度。TMS320F28335是TI公司的一款低端多功能DPS芯片，内嵌32位高性能CPU、DMA存储器、增强型控制外设、32位时钟定时器、串行端口外设和内部模数转换器等丰富外设模块。其运算速度高达150MHz，单指令时钟周期6.67ns。
FPGA（Field Programmable Gate Array）是作为专用集成电路（ASIC）领域中的半定制电路出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程成器件门电路有限的缺点。XC3S1200E是Xilinx一款基于90nm技术，Virtex架构的高性价比FPGA，内嵌硬核乘法器和数字时钟管理模块。具有120万个逻辑门数量，单元逻辑门成本达到相当低的水平。非常适合于逻辑和时序运算。
相比较而言，DSP的指令系统适合运行高速算法，而FPGA由于其全部逻辑由硬件电路完成，更适合于进行高速的逻辑运算及严格的时序约束，其内部并行结构也使其在高速的数据采集方面相对于DSP和单片机而言由巨大的优势，但其劣势在于难以实现一些比较复杂的算法。因此，单独采用FPGA或者DSP都不是数据采集的最佳方案。
DSP+FPGA结构可以使DSP的高速数据处理能力和FPGA的高速、复杂的组合逻辑和时序逻辑能力得到最充分的发挥。随着大规模集成电路技术的发展，DSP+FPGA结构更显现出巨大的优越性。
5 软件方案
5.1 DSP部分
DSP作为系统的核心控制器，负责给FPGA发送数据转换启动指令，读取FPGA内的转换结果，处理读取的结果。上述功能可以使用一个定时中断来完成。框图如图2。
5.2 FPGA部分
6 结束语
随着FPGA和DSP的发展，DSP+FPGA系统越来越得到广泛的运行。本文主要探讨了利用DSP+FPGA进行高度模拟信号采集的应用，说明了平台的硬件搭接和软件方案。此平台结合了DSP和FPGA各自的优点进行搭建，符合两者最优配置，功能最大化原则。同时作者根据所述的硬件和软件方案完成了硬件设计，分别在CCS3.3和ISE10.1的环境下完成了软件的代码编写和调试。调试结果表明，所述方案可以实现10k SPS的数据采集要求，采集结果完全满足作者设计要求。
【参考文献】
[1]汉泽西.孙燕妮.DSP+FPGA技术[J].电子技术，2007.02.
[2]潘松.EDA技术使用教程[M].北京：科学技术出版社.
[3]彭启棕.管庆.DSP集成开发环境-CCS以及DSP/BIOS的原理与应用[M].电子工业出版社，2004.
[4]杜慧敏.基于Verilog的FPGA设计基础[M].西安电子科技大学出版社，2006.
[责任编辑：孙珊珊]
投稿邮箱：hanhaiqikan@163.com