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山西电子技术应用实践

2011年第4期

文章编号：1674-4578(2011)04-0041—02

基于FPGA的存储测试系统的设计

刘成明，李新娥，张艳兵

(中北大学电子测试技术国家重点实验室，仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051)

摘要：针对某些特殊的测试试验要求测试系统高性能、微体积、低功耗，在存储测试理论基础上，进行了动态

存储测试系统的FPGA设计。介绍了该系统的组成，对控制模块进行了详细设计。针对测试环境的多样性设计了

采样策略，能对频率多变的信号进行实时记录。通过实验验证了设计的正确性，证实了所设计的采样策略对多种

变化规律的信号采集具有通用性，扩展了系统的应用范围。

关键词：FPGA；存储测试；采样策略；变频采样

中图分类号：TP274．2文献标识码：B

O引言采样结束。触发模块主要是对系统由一个环境进入另一个

环境的方式进行控制。触发方式包括外触发、计数触发、比

动态测试技术是以捕捉和处理各种动态信息为目的的

较触发。计数触发是对采样点数进行计数，采样点数等于预

一门综合技术，它在当代科学技术中地位十分重要，在航天

设的计数点数时，就会产生触发信号。比较触发是采样值与

航空、仪器仪表、交通运输、军事、医疗等研究中均应用广泛。

预设值作比较，当采样值大于或小于预设值时就会产生触发

常用的测试方法有遥测与存储测试，与无线电遥测仪相比，

信号。

存储测试仪结构更为简单、无需发送天线、体积小、功耗低。

存储测试技术是对被测对象没有影响或影响在允许范围的2采样策略的研究

条件下，在被测体内放置微型数据采集存储测试仪，现场实2．1变频采样的状态设计

时完成信号的快速采集和存储，事后回收，由计算机处理和在一些测试中，例如弹丸在全弹道运动过程中的加速度

再现测试信息同时保证测试仪器完好的一种动态测试技变化、石油开采过程中射孔时的压力变化，被测信号的频率

术…。由于存储测试对测试结果影响较小，测试数据准确可变化很大，因此仅由信号的最高上限截止频率确定采样频率

靠，已经渐渐成为测试动态参数的重要手段。是不合理的，信号的采样频率应该是可变的。因此，需要对

1系统整体设计被测信号进行采样规律设计，即设计一定的采样策略，综合

考虑模糊误差、测量时间、存储容量等因素，从而达到最优的

测试信号通过传感器输入测试电路中进行处理并存储，

测试效果J。张文栋教授结合存储测试理论与应用对动态

随后通过接口电路输入到计算机中。测试参数限于一定范

测试的信号存储过程提出了四种采样策略，包括均匀采样策

围，测试通道数为4通道，最大采样频率为1MHz，最大存储

略、自动分段均匀采样策略、编程分段自适应均匀采样策略

容量为512kW。本设计选用Altera公司推出的CycloneII

以及自适应采样策略，这四种采样策略均适合瞬态速变信号

系列的EP2C5T14418芯片。该芯片具有4608个逻辑单