基于以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

項(xiàng)目背景及可行性分析

項(xiàng)目名稱：基于以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

主要內(nèi)容：課題研究的基于以太網(wǎng)的嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過設(shè)計(jì)MicroBlaze IP核，將ADC控制器，以太網(wǎng)控制器，以及其它I/O設(shè)備接口控制封裝成一個(gè)可運(yùn)行系統(tǒng)，能夠簡(jiǎn)單的對(duì)輸入的模擬數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行采集，并希望將現(xiàn)場(chǎng)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)直接傳送到內(nèi)嵌的Web頁(yè)面上。

項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)的論述；

項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)：MicroBlaze IP設(shè)計(jì)，ADC驅(qū)動(dòng)，模數(shù)轉(zhuǎn)換控制，網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，操作系統(tǒng)裁減和移植

項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)：將工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、嵌入式Web Server技術(shù)、CGI技術(shù)、動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)技術(shù)應(yīng)用于嵌入式狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷裝置中，用戶通過URL就可以隨時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況和報(bào)警信息，與傳統(tǒng)監(jiān)控裝置相比，提高了監(jiān)控的實(shí)時(shí)性，縮短了檢修時(shí)間，節(jié)省了檢修費(fèi)用，真正實(shí)現(xiàn)了維修制度從事故維修、定期維修向視情維修的轉(zhuǎn)變。

1. 技術(shù)成熟性和可靠性論述：

FPGA的硬件體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)大多采用高速的接口技術(shù)和總線規(guī)范，具有較高的I/O能力，這為系統(tǒng)能在以太網(wǎng)下進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳輸提供了良好的基礎(chǔ)，同時(shí)它具備很好的可編程性，編程模式簡(jiǎn)單，并且由于FPGA具備高度的集成性，我們可以極為靈活的設(shè)計(jì)系統(tǒng)組成。

在數(shù)據(jù)采集方面， 當(dāng)前，越來(lái)越多的通信系統(tǒng)工作在很寬的頻帶上，對(duì)于保密和抗干擾有很高要求的某些無(wú)線通信更是如此，隨著信號(hào)處理器件的處理速度越來(lái)越快，數(shù)據(jù)采樣的速率也變得越來(lái)越高，在某些電子信息領(lǐng)域，要求處理的頻帶要盡可能的寬、動(dòng)態(tài)范圍要盡可能的大，以便得到更寬的頻率搜索范圍，獲取更多的信息量。因此，通信系統(tǒng)對(duì)信號(hào)處理前端的A/D采樣電路提出了更高的要求，即希望A/D轉(zhuǎn)換速度快而采樣精度高，以便滿足系統(tǒng)處理的要求。

項(xiàng)目實(shí)施方案

1.方案基本功能框圖及描述

用框圖的方式并加以簡(jiǎn)單的描述簡(jiǎn)述實(shí)施本項(xiàng)目的技術(shù)方案。

A/D采樣電路采集到的信號(hào)，通過信號(hào)放大器和模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成14-bit的數(shù)字信號(hào)，這其中，F(xiàn)PGA的作用是提供始終頻率，并且控制放大和轉(zhuǎn)換器的相互協(xié)調(diào)工作。然后將數(shù)字信號(hào)通過以太網(wǎng)傳送到Web服務(wù)器上面，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)的監(jiān)控遠(yuǎn)程的現(xiàn)場(chǎng)狀況 。

2．需要的開發(fā)平臺(tái)

本方案需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，采用動(dòng)態(tài)的模數(shù)轉(zhuǎn)換。接口設(shè)計(jì)：IDE接口。平臺(tái)需求：Spartan 3E初級(jí)板，ModelSim，XilinxISE8.1i，EDK等。

3．方案實(shí)施過程中需要開發(fā)的模塊

具體模塊包括：

（1）邏輯設(shè)計(jì)和MicroBlaze IP模塊

（2）uclinux移植和A/D驅(qū)動(dòng)模塊

（3）BOA的移植和網(wǎng)頁(yè)模塊

（4）TCP/IP 通訊模塊

（5）數(shù)據(jù)采集模塊

4．系統(tǒng)最終要達(dá)到的性能指標(biāo)

用戶通過登錄互聯(lián)網(wǎng)，輸入設(shè)備IP，能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控來(lái)了解設(shè)備的運(yùn)行狀況。

需要的其它資源

1.設(shè)計(jì)輸入輸出功能子板

圖象采集信號(hào)放大電路、鍵盤輸入擴(kuò)展板。

2.測(cè)試設(shè)備

包括萬(wàn)用表、數(shù)字示波器、邏輯分析儀等常用設(shè)備。

3．仿真、開發(fā)工具

仿真工具用Modelsim，開發(fā)工具包括ISE、Matlab等。