基于FPGA的数据采集器设计文献综述

 2021-11-07 22:29:17

毕业论文课题相关文献综述

一、研究本课题的背景和意义:

在计算机广泛应用的今天,数据采集在多个领域有着十分重要的应用。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。在工业、工程、生产车间等部门,尤其是在对信息实时性能要求较高或者恶劣的数据采集环境中更突出其应用的必要性[1]。在现代工业生产和科学研究中,对一些具有高速、高精度、高实时性的瞬态信号的分析与处理,都需要进行高性能数据采集[2][3]。数据采集技术广泛的应用与信号检测,信号处理,仪器仪表等领域。随着数字技术的不断发展,数据采集技术也呈现出了速度更快、通道更多、数据量更大的发展趋势。这就要求设计的数据采集设备具备两方面特征:一方面,要有较高的数据传输速率、灵活的接口;另一方面,对于大数据量,需要有高速性、高精度性、实时性较高的控制器件对数据做出快速而又准确的响应,并能及时地对接收到的数据进行分析和处理[4]。

目前,随着微电子技术的发展,可编程逻辑器件不仅使系统趋于小型化、集成化和高可靠性,而且具有用户可编程特性,这些优点将缩短系统设计周期,减小设计成本,降低设计风险[6]。比如,一片FPGA芯片就可替代几片甚至几十片标准器件,其用户可用I/O引脚数目多达数百条[9]。一片FPGA就可以实现逻辑功能十分复杂的逻辑部件甚至一个小型数字系统。如果将FPGA引入到数据采集系统中,无疑会使系统的体积更加小巧,其性能更加优越[10]。

二、本课题的国内外研究现状

随着计算机的普及应用,数据采集系统得到了极大的发展,开始出现了通用数据采集与自动测试系统[14]。20世纪80年代后期,数据采集系统发生了巨大变化,由工业计算机、单片机和大规模集成电路组合,并用软件管理,使系统的成本降低,体积减小,功能成倍增加,数据处理能力大大增强。20世纪90年代至今,由于微电子技术和集成电路制造技术的不断进步,出现了高性能、高可靠性的单片数据采集系统[16]。

目前,国内外通用的做法是用嵌入式构架来做便携式数据采集器,采集器内装有嵌入式操作系统,如WINCE,Windows,mobile或andrios操作系统,应用程序需要在操作系统上独立开发。因而每个客户的流程都要用嵌入式编程手法去写应用软件,工作量大,成本也就偏高。无法进行当前电脑应用软件的直接移植。国外的数据采集技术比较发达,但是成本高,国内的数据采集系统的精度和转换速度等性能也有待提高[22]。

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