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如何使用FPGA进行多通道同步数据采集系统的设计
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结合数据采集在往复式压缩机在线监测系统中的应用， 设计了以FPGA（现场可编程门阵列）为核心的逻辑控制模块的多通道数据采集系统。整个采集系统可实现16 路最大工作频率为100kHz 的模拟信号的采集。设计中采用了自顶向下的方法， 将FPGA 依据逻辑功能划分为几个模块， 详细论述了各模块的设计方法。各逻辑模块设计使用VHDL 语言， 并在ISE 中完成软件设计和仿真。
数据采集在工业测控领域里有广泛的应用， 它已成为计算机测控系统的一个重要的环节， 尤其在设备故障监测系统中，由于各种设备的结构复杂， 运动形式多种多样， 发生故障的可能部位很难确定， 因此我们需要从设备的各个部位来提取大量的、连续的数据作为设备状态的信息， 以此来分析、判断设备是否存在故障， 这就需要高速、高性能的数据采集系统来保证采集到的数据的实时性; 同时， 我们需要对同一设备的不同位置的信号进行同步采集， 并借助一些手段来提取特征（例如绘制轴心轨迹图）以判断设备的运行状态。传统的数据采集系统设计中， 通常采用单片机或DSP 作为主控制器来控制ADC、存储器及其他相关的外围电路来工作。但是这些传统的设计中都存在着一些不足， 单片机的时钟频率较低且通过软件编程来实现数据采集， 难以实现高速、高性能、多通道数据采集系统的要求; DSP 虽然速度快， 但是它更擅长处理复杂的数学运算， 对于数采系统要求的简单高速的读写操作来说， 是一种资源的浪费。而FPGA（现场可编程门阵列）在高速数据采集上具有更大的优点， FPGA 体积小、功耗低、时钟频率高、内部延时小、全部控制逻辑由硬件完成， 另外编程配置灵活、开发周期短、利用硬件描述语言来编程， 可实现程序的并行执行、这将会大大提高系统的性能。
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