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高速数据采集与存储系统

作　者: 孙秀珍
导　师: 宋耀良
学　校: 南京理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 高速数据采集 A/D转换浮点型DSP PCI总线
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

DSP的广泛应用为利用现代数字信号处理技术高速大量地处理信息提供了一个有效手段,而数据采集技术在其中起关键性作用。开发基于DSP的高速数据采集系统可以满足多个领域的数字信号处理需要,其中超声自动无损检测是一个非常重要的应用领域。本文阐述了一种基于DSP的高速数据采集系统的总体设计方法,对系统各部分功能的实现方法做了详细的介绍和分析。整个系统主要分为五部分：信号前端处理模块、逻辑控制模块、A／D转换模块、信号处理模块和显示模块。其中信号前端处理模块主要完成采集信号的A／D采样前端处理,逻辑控制模块主要完成系统采集和处理的同步控制和其他逻辑控制,A／D转换模块主要完成信号的模数转换,数字信号处理模块主要完成接收信号的各种数字信号理论分析,显示模块主要完成处理后的波形显示或是由此波形得到所需结果的直接显示。本数据采集系统采集芯片选用AD公司生产的12位四通道50MHz高速A／D转换芯片AD9639,并采用AD公司提供的差分驱动芯片AD8138为AD9639提供输入范围内的差分信号。数字信号处理器选用高性能浮点型DSP芯片TMS320DM6467DSP,采用FIFO解决DSP与A／D芯片工作速率不匹配问题,有效的避免了数据丢失,提高了DSP的工作效率。高速数据采集部分和数字信号处理部分采用PCI总线来进行端口信号的传递,最后对系统硬件电路进行了仿真调试。四通道信号采集处理系统软件设计采用Windows开发平台,利用Visual C++为开发设计软件,最后通过调试证明系统工作的合理性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-10
  1.1 问题的提出和意义  7-8
  1.2 主要研究内容和结构  8
  1.3 系统的主要参数  8-10
2 高速数据采集与存储系统概述  10-16
  2.1 数据的采集与存储概述  10-11
  2.2 数据采集系统的发展  11
  2.3 高速数据采集与存储系统设计  11-16
    2.3.1 设计方案概述  11-13
    2.3.2 硬件设计概述  13-14
    2.3.3 系统软件设计概述  14-16
3 A/D前端信号调理电路设计  16-40
  3.1 模拟信号放大电路  16-24
    3.1.1 模拟信号输入电路  17-18
    3.1.2 模拟信号缓冲电路  18-19
    3.1.3 模拟信号输出电路  19-21
    3.1.4 模拟信号仿真分析  21-23
    3.1.5 模拟信号噪声分析  23-24
  3.2 PCI总线设计  24-27
    3.2.1 模拟板与PCI卡之间的连线问题  24-25
    3.2.2 PCI接口卡设计  25-27
  3.3 FIFO控制  27-29
  3.4 A/D转换及数据存储电路  29-36
    3.4.1 A/D转换器的硬件结构  29-30
    3.4.2 A/D转换器的组态简介  30-32
    3.4.3 A/D转换器的时序  32-33
    3.4.4 A/D模拟输入与电压参考设计  33-34
    3.4.5 电源与接地设计  34-35
    3.4.6 数据采集部分的时钟电路设计  35-36
  3.5 DSP设计  36-40
    3.5.1 硬件特点  36-37
    3.5.2 软件特点  37-38
    3.5.3 信号处理电源电路设计  38-39
    3.5.4 信号处理复位电路设计  39-40
4 四通道信号采集处理系统软件设计  40-43
  4.1 软件开发平台的选取  40-41
  4.2 上层应用程序的设计  41-43
    4.2.1 Visual C++6.0简介  41-42
    4.2.2 应用程序的设计  42-43
5 系统的综合仿真调试  43-52
  5.1 调试的过程  43-45
    5.1.1 模拟板仿真调试  43-44
    5.1.2 PCI接口卡的调试  44-45
  5.2 驱动程序和应用程序调试  45-47
    5.2.1 驱动程序调试  45-46
    5.2.2 应用程序调试  46-47
  5.3 数据的处理  47-49
    5.3.1 数据处理过程  47
    5.3.2 程序运行情况  47-49
  5.4 调试结果  49-52
6 结论与展望  52-53
  6.1 结论  52
  6.2 进一步工作的方向  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-57
附录  57-66
  1.Windows程序设计的主要特点和界面设计  57-59
    1.1 设备驱动程序的概念  57
    1.2 Windows驱动程序模型  57
    1.3 设备驱动程序的组成部分  57-59
  2 设备驱动程序的开发  59-66
    2.1 设备驱动程序的开发  59-60
    2.2 DMA处理  60-61
    2.3.设备驱动程序的开发  61-65
    2.4 设备驱动程序的安装  65-66

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