基于龙芯处理器的分布式数据采集系统验证平台硬件设计

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分布式数据采集系统在我国的电力系统、工业控制、国防建设、海洋勘探、地震监测等诸多领域被广泛应用,该系统主要由CPU、FPGA、PHY芯片、ADC芯片等元器件构成,目前大多采用进口元器件设计实现。而近年来,美国发起的“贸易战”、禁运禁售等事件,使元器件进口受到很大制约,从而严重影响了分布式数据采集系统在一些国家重要领域的应用,暴露了采用进口元器件设计的系统存在受制于他国的风险。因此,研发具有自主知识产权的国产化分布式数据采集系统具有迫切需求。为此,本文研究开发了基于龙芯处理器的分布式数据采集系统验证平台。系统以龙芯1B处理器为核心,完成对多路模拟信号的采样和增益控制,对采样数据进行封包并基于以太网传输。系统采用100%国产元器件实现,所选元器件成熟度高,市场应用广泛。其中,龙芯1B处理器作为业务核心处理器,完成对接收命令的解析、处理,对采集数据的封包与传输;深圳国微FPGA基于双端口以太网交换功能实现各节点的级联,并对传感器信号阵列进行同步数据采集和增益控制;中电32所的PHY芯片完成网络包的编解码,使系统基于快速以太网完成数据传输。此外,本文完成了对验证平台的板级调试和功能性能测试。首先测试了各节点电源和时钟信号的质量,然后对数据采集结果进行分析,最后进行传输带宽和网络交换功能测试,验证了系统的各项技术指标及功能。
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