《嵌入式高速数据采集器的研制》.pdf

摘 要 由于电子技术、计算机技术的高速发展及其在电子测量技术和仪器领域中的应 用，电子测量仪器的功能和作用己经发生了质的变化。在先进的测控系统中，不仅 希望设备能够单独进行测试，还希望它们之间能够互相通信，构成测试系统，甚至 是测试网络，实现信息共享，以便对众多的被测信号进行对比、综合和自动分析、 从而得出准确的判断，这是电子行业本身给测试设备提出的要求，传统的测试仪器 在此方面受到很大的限制。由于上述原因，并且随着电子技术和计算机技术的快速 发展以及价格不断下降，改变了传统的电子技术设计观念，使原来部分由硬件完成 的功能，现在能由软件实现。 本文设计了一种双通道嵌入式高速数据采集器。此虚拟数据采集器由数据采 集、数据分析和结果输出显示三个主要部分组成。其中，数据分析和结果输出显示 完全由PC机软件来完成，数据采集是在软件的控制下由硬件实现的。硬件方面， 被测信号经过衰减或程控放大送入高速A/D进行数模转换，转换后得到的高速数据 缓存在FPGA中，并由LPC2142的USB接口发送给PC进行处理和分析，同时在 FPGA中实现了采集器所需的触发电路、等精度测频电路、时钟分频电路;软件方 面，在成功移植kC/OS-II到LPC2142的基础上设计了采集器控制固件，并编制了 动态链接库使LabVIEW软件和USB驱动程序无缝链接。 此系统将数据采集的硬软件紧密结合，实现比传统仪器更强大的功能。此数据 采集器具有如下优点:硬件成本相对较低，用户可自定义其功能:通过升级PC软 件和FPGA固件便可以完成功能的升级和扩充;具有高的可靠性、良好的移植性和 易于维护性。 系统的设计性能指标为:采样频率Ik20MHz可调、模拟带宽1MHz.输入电 压范围1mV-20V、具备多参数分析和处理功能。 关键词:数据采集;USB;ARM;LabVIEW;FPGA;uC/OS-II Abstract Becauseofelectronicstechniqueandcomputertechniquedevelopingsofastand theirapplicationinelectronicmeasurementandinstrumentrealm,thenewtesttheories, newtestmethod,newtestrealmandnewinstrumentstructureappearcontinuously.In advancedtestandcontrolsystem,wehopethattheequipmentscannotonlycarryona testalone,buttheycancorrespondwitheachother,thusconstitutethetestsystem,even testnetworksystem andcarryouttheinformationshare,throughcontrasting, synthesizingandautoanalyzingnumerouslysignaltogetaccuratejudgment.The traditionaltestinstrumentissubjectedtoverybigrestrictioninthisaspect.Becauseof theabove-mentionedreasons,andwiththefastdevelopmentoftheelectronicstechnique andcomputertechnicalandthepricedescendingcontinuously,thetraditionalelectronics techniquedesignconceptionhasbeenchanged,whichmakepartialfunctionoriginally finishedbyhardwarecanbecarriedoutbythesoftwarenow. Thispaperintroducesatypeofhigh-speeddata-acquisitionandanalyzingsystem: Virtualdigital-storageoscillorgaph.Thevirtualoscillorgaph,wedesigned,consistsdata acquisition,parametermeasurement,rfequencyspectrum,wavestoragemodules.Th