【摘 要】
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分布式数据采集系统在海洋勘探、航空航天、地质探测等领域有着非常广泛的应用。近年来,数据采集传输系统的规模不断扩大,对分布式数据采集传输系统的传输带宽、功耗等指标有了越来越高的要求。在当前的国际形势下,面对芯片封锁,我国对研发出低功耗、高带宽的国产化数据采集系统有着迫切的需求。本文研究开发了基于国产FPGA的分布式数据采集传输子系统。该子系统以上海安路公司EG4 S20 FPGA作为核心器件,采用全
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分布式数据采集系统在海洋勘探、航空航天、地质探测等领域有着非常广泛的应用。近年来,数据采集传输系统的规模不断扩大,对分布式数据采集传输系统的传输带宽、功耗等指标有了越来越高的要求。在当前的国际形势下,面对芯片封锁,我国对研发出低功耗、高带宽的国产化数据采集系统有着迫切的需求。本文研究开发了基于国产FPGA的分布式数据采集传输子系统。该子系统以上海安路公司EG4 S20 FPGA作为核心器件,采用全国产化芯片的硬件系统架构,实现大规模传感器网络的数据采集和传输功能。硬件设计方面,扩展I2S接口连接传感器网络进行数据采集;扩展高速RS-485接口进行长距离同步时钟传输实现同步采样;利用片内SDRAM存储采样数据;外扩两路千兆以太网接口,实现了高速环路采样数据传输和命令交互。在FPGA逻辑设计方面,设计采样控制模块实现了对传感器网络的控制功能及对采集数据的存储、发送、重传功能;采用简化版网络通讯协议,对网络协议解析进行预处理,实现了低延迟的采集数据接收、传输、转发功能,降低了 FPGA资源开销;设计命令回应模块实现了子系统的状态查询和指令回应。此外,采用FLASH分区管理校验和MULTIBOOT功能,实现了在线更新功能和静态参数存储功能。本文完成了分布式数据采集传输子系统的硬件测试、FPGA功能测试和整体系统测试。测试结果表明,本文设计的分布式数据采集传输子系统各项性能指标满足系统要求。
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