基于FPGA的ADC128S022数据采集系统

西华师范大学物理与空间科学学院 雷小英 肖顺文 吴静瑜 陈韵文 郑瑞

本文设计了基于FPGA的8通道12bit分辨率的数据采集系统,利用FPGA控制ADC128S022芯片进行数据采集和模数转换,将采样到的数据与理论值对比,经分析验证,电压值在误差范围内。该系统设计精简,可广泛应用于实时数据采集与转换。

0 引言

数据采集系统是将模拟信号转换为数字信号,利用计算机对信号进行处理[1]。ADC是数据采集中最重要的部分之一,高精度、高速度的ADC已广泛应用于导航、手持终端、无人驾驶等领域[2]。现场可编程门阵列的出现,令系统设计拥有高灵活性;与传统单片机作比,FPGA具有数据处理能力强、开发设计周期短等优势。本文设计了基于FPGA的数据采集系统,选用具有8通道,12位分辨率的ADC128S022芯片,转换速率可达200ksps,利用FPGA对ADC128S022进行控制,实现数据采集,不仅可以将数据存储在RAM中,也能将数据进行处理,最后在PC机显示。

1 ADC128S022数据采集系统的工作原理和时序分析

1.1 ADC128S022型数据采集系统工作原理

ADC128S022中VA/4096是1bit的电压值,当模拟输入电压小于它1bit所含电压值时,输出数据是0000_0000_0000b,当输入电压比模拟电源VA减去1bit所含电压值的1.5倍大或相等时,输出数据是1111_1111_1111b。本设计电源采用独立的模拟供电及数字供电,数值为3.3V,模拟电源和数字电源间用串联磁珠来稳压和滤波[3]。数据采集系统设计框图如图1所示。模拟信号输入后,电源模块为各部分供电,在采样时钟下,FPGA对ADC128S022进行控制实现数据采集,通过四线制SPI总线与处理器进行通信[4]。FPGA对数据进行处理后,根据需求将部分数据存储到RAM中,数据也可在PC端显示。……