学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

FMC系列采集模块及接口逻辑设计

作 者: 张博
导 师: 王志刚
学 校: 电子科技大学
专 业: 测试计量技术及仪器
关键词: 高速数据采集 FMC 可扩展兼容 识别加密 状态监控
分类号: TP274.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 32次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


数据采集作为通信技术的重要环节,在通信技术迅猛发展的同时,对数据采集系统的性能要求越来越高,可以说在高速高精度的前提下,高密度、高集成、可扩展兼容是数据采集系统今后的发展趋势之一。本文设计的FMC(FPGA Mezzanine Card)系列采集模块正是迎合了当今数据采集系统的发展趋势,以灵活可扩展的方式解决宽带信号的捕获、以高度集成的体系结构解决电子系统的嵌入式测试为目标,利用FMC VITA-57标准协议,在标准有限面积内,设计实现了一种具有高集成、高密度、可扩展兼容等特点的高速高精度采集模块。FMC系列采集模块分为FMC5212(双通道500MSPS/12bits)和FMC4214(双通道400MSPS/14bits),两款产品分别采用AD芯片ADS5463和ADS5474,时钟芯片AD9517-3分别为其提供所需的采样时钟来完成AD转换。模块的兼容性设计方面,在接口逻辑中设计了识别功能来对FMC身份进行识别与验证;为了保护模块设计及其逻辑代码的知识产权,设计了加密防拷贝模块来对FMC接口逻辑进行软件保护;针对高密度、高度集成所导致的模块温度高、电源及信号完整性问题,文中通过对系统功耗和温度,以及串扰与轨道塌陷等问题的详细分析,完成了高效率的电源设计及系统板级设计,同时设计了状态监控模块对温度及电源加以实时监控。最终对设计结果进行测试与验证,该采集模块SNR、SFDR均达到设计指标,而识别加密模块及状态监控模块均得到验证,满足测试要求,论文主要内容可分为:FMC系列采集模块的硬件设计:AD采样模块、采样时钟模块、触发模块、加密识别模块、温度电压监控模块、电源模块等设计。FMC系列采集模块接口逻辑的设计:数据解串、配置采样时钟、加密防拷贝、身份识别、监控温度与电压等。对FMC系列FMC5212和FMC4214进行结果测试及功能验证。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章 引言  11-16
  1.1 论文研究背景及意义  11-14
  1.2 国内外相关技术的发展现状  14-15
  1.3 论文的研究内容及结构安排  15-16
第二章 FMC 系列采集模块总体设计  16-25
  2.1 系统方案总体设计  16-17
  2.2 主要芯片选型  17-24
    2.2.1 ADC 芯片  18-20
    2.2.2 时钟芯片  20-21
    2.2.3 识别加密与温度电压监控芯片  21-23
    2.2.4 接收端 FPGA 芯片  23-24
  2.3 开发环境与工具  24
  2.4 本章小结  24-25
第三章 FMC 系列采集模块硬件设计  25-43
  3.1 AD 采样电路模块设计  25-29
    3.1.1 模拟输入通道设计  25-27
    3.1.2 AD 转换  27-28
    3.1.3 并行采样实现 1 GSPS /800 MSPS 采样率  28-29
  3.2 采样时钟电路模块设计  29-36
    3.2.1 采样时钟对 ADC 性能影响分析  30-31
    3.2.2 采样时钟电路设计  31-33
    3.2.3 采样时钟的分配  33-36
  3.3 触发模块设计  36-37
  3.4 识别加密模块硬件设计  37-38
  3.5 I2C 模块硬件电路设计  38-42
    3.5.1 温度监控模块设计  39-42
    3.5.2 FMC VITA57 信息存储设计  42
  3.6 本章小结  42-43
第四章 FMC 系列采集模块接口技术与逻辑  43-64
  4.1 FMC 接口技术  43-46
    4.1.1 FMC 接口物理特性  43-45
    4.1.2 FMC 接口技术的实现  45-46
  4.2 高速 ADC 数据解串  46-47
  4.3 采样时钟配置逻辑  47-52
    4.3.1 AD9517-3 的 SPI 规范  48-50
    4.3.2 采样时钟配置原理  50-51
    4.3.3 采样时钟配置逻辑设计  51-52
  4.4 身份识别和加密防拷贝模块的实现  52-58
    4.4.1 1-Wire 标准协议  52-54
    4.4.2 身份识别模块实现  54-56
    4.4.3 加密防拷贝模块实现  56-58
  4.5 温度监控和信息存储模块的实现  58-63
    4.5.1 I~2C 总线协议  58-59
    4.5.2 温度电压监控逻辑  59-62
    4.5.3 FMC 信息存储的实现  62-63
  4.6 本章小结  63-64
第五章 FMC 系列采集模块的信号完整性分析  64-75
  5.1 信号完整性概述  64-65
  5.2 FMC 系列采集模块电源完整性设计  65-69
    5.2.1 FMC 采集模块的功耗  65
    5.2.2 电源芯片的选型  65-68
    5.2.3 电源芯片的散热  68-69
  5.3 FMC 系列采集模块串扰分析及抑制  69-73
    5.3.1 FMC 系列采集模块串扰问题  69-71
    5.3.2 单端信号线串扰分析及抑制  71-73
    5.3.3 差分信号线串扰分析及抑制  73
  5.4 轨道坍塌噪声及电磁干扰  73-74
  5.5 本章小结  74-75
第六章 FMC 数据采集模块调试结果与分析  75-84
  6.1 FMC 数据采集模块调试平台介绍  75
  6.2 电源模块的调试  75-76
  6.3 采样时钟的调试  76-77
  6.4 AD 采集数据模块的调试  77-80
  6.5 加密识别模块的调试  80-82
  6.6 温度监控模块的调试  82-83
  6.7 本章小结  83-84
第七章 结束语  84-85
致谢  85-86
参考文献  86-88
附录  88-89
攻硕士期间取得的研究成果  89-90

相似论文

  1. 基于信号完整性分析的高速数采卡设计,TP274.2
  2. 变电站状态监控系统设计,TM76
  3. 基于ARM的超声波检测系统研究,TP274.53
  4. 飞机状态监控系统的研究与改进,TP277
  5. 双通道3GSPS数据采集模块硬件设计,TP274.2
  6. 雷达高度表高速数据采集系统设计与实现,TP274.2
  7. 面向园区的网络管理系统的设计与实现,TP311.52
  8. 高速连续变量量子密钥分发控制系统的研究与设计,TN918.4
  9. Ad hoc网络监控软件的开发,TN929.5
  10. 压缩机厂数控信息管理系统的研究与开发,TP315
  11. 基于web services的联通业务系统监控平台设计,TP393.09
  12. 多传感器信息融合技术在铣削过程监测中的应用研究,TG54
  13. 双通道高速A/D模块研制,TP274.2
  14. 状态监控器软件构架及监控方法研究,TP368.1
  15. 基于星—地遥感反演作物含水量的误差估计和模型应用,TP79
  16. 高频响低纹波压电陶瓷驱动电源研究,TM282
  17. 基于VHDL的PC104总线数字存储示波卡的设计与实现,TP274.2
  18. 基于知识编译的QBF求解器的研究,TP18
  19. 激光测距高速采集电路的设计,TP274.2
  20. 高速数据采集与存储系统,TP274.2
  21. 星载降水测量雷达综合测试设备研制,TP274.4

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
© 2012 www.xueweilunwen.com