多功能數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　引言

　　數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是現(xiàn)代信號(hào)處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、通信、圖像處理等領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著信息科學(xué)的高速發(fā)展，人們面臨的信號(hào)處理任務(wù)越來(lái)越繁重，對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。所用系統(tǒng)要求具有處理大量高速數(shù)據(jù)的能力，這就要求系統(tǒng)硬件達(dá)到很高的運(yùn)算速度，并且軟件處理程序也盡可能優(yōu)化，以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。同時(shí)，伴隨著電子產(chǎn)品應(yīng)用的多樣化，電路設(shè)計(jì)的通用性也受到了大家的重視。

　　器件選型

　　A/D采樣芯片

　　凌力爾特(Linear)的LTC2260是一種14 bit ADC，它具有105 Msps的采樣率，功耗僅為106mW，顯著減少了用于高速數(shù)據(jù)采集的功率預(yù)算，同時(shí)集成有高性能采樣保持電路，提供CMOS兼容的輸出，輸入信號(hào)和采樣時(shí)鐘均支持差分模式。LTC2260具有以下特點(diǎn)：信噪比73.4dB，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍85dB，單1.8V電源，滿功率帶寬800MHz，CMOS、DDR CMOS或DDR LVDS輸出，可選輸入范圍1VP-P 至 2VP-P。

　　FPGA

　　在FPGA的選型中，通過(guò)對(duì)算法所需資源的估算和充分考慮器件的適用性，選用Altera公司StratixⅢ系列的EP3SE260。

　　StratixⅢ擁有功能強(qiáng)大的DSP模塊，速度高達(dá)550MHz，具有896個(gè)18×18的乘法器，支持可變位寬，支持基本乘法器、求和、累加、級(jí)聯(lián)、取整、飽和以及桶形移位寄存器等功能。EP3SE260資源如表1所示。

　　DSP

　　本設(shè)計(jì)中DSP選用ADI公司的新一代ADSP TS201S數(shù)字信號(hào)處理器，兼有FPGA和ASIC信號(hào)處理性能和指令集處理器的高度可編程性，適用于大存儲(chǔ)量、高性能、高速度的信號(hào)處理領(lǐng)域。ADSP TS201S采用超級(jí)哈佛結(jié)構(gòu)，靜態(tài)超標(biāo)量操作適合多處理器模式運(yùn)算，可直接構(gòu)成分布式并行系統(tǒng)和共享存儲(chǔ)式系統(tǒng)，專為大的信號(hào)處理任務(wù)和通信結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

　　硬件電路設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了四路A/D，采樣后的數(shù)字信號(hào)送到FPGA進(jìn)行預(yù)處理，F(xiàn)PGA同時(shí)為系統(tǒng)提供時(shí)鐘、對(duì)A/D和D/A進(jìn)行控制、與DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，還要為CPCI接口的實(shí)現(xiàn)提供時(shí)序邏輯和通信接口，DSP做相應(yīng)的算法處理，四路D/A可提供測(cè)試信號(hào)和自檢信號(hào)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。