多功能數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　A/D電路

　　高速A/D芯片的輸入端通常采用差分輸入，這種方式有以下優(yōu)點(diǎn)：差分特性對(duì)來(lái)自電源和其他電路的外部共模噪聲源具有抑制作用;能夠抵消偶次諧波;每個(gè)差分輸入所需電壓擺幅僅為單端輸入時(shí)的50%，可以降低對(duì)電源的要求。

　　本設(shè)計(jì)中運(yùn)放采用的是ADI公司的AD8138，體積非常小巧，使得A/D芯片與信號(hào)輸入點(diǎn)的距離可以很近，大大減少了外界噪聲的影響，是理想的驅(qū)動(dòng)芯片。單端轉(zhuǎn)差分器件選用Mini-Circuits 公司的寬帶變壓器ADT1-1WT，其工作頻帶為0.4～800MHz，配合簡(jiǎn)單的電阻網(wǎng)絡(luò)及濾波電容就可以完成設(shè)計(jì)任務(wù)了。

　　LTC2260的工作時(shí)鐘由FPGA提供，輸出1.8V的并行數(shù)據(jù)到FPGA進(jìn)行處理，FPGA采用2.5V的I/O電壓。

　　FPGA和DSP的設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)采用松耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA和DSP都有其各自獨(dú)立的存儲(chǔ)器，DSP和FPGA之間通過(guò)LINK進(jìn)行互連，DSP與FPGA之間通信通過(guò)編寫(xiě)FPGA仿TS201 LINK邏輯完成，DSP還可通過(guò)LINK與外部交換數(shù)據(jù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。這種連接方式的優(yōu)點(diǎn)在于：

　　(1) DSP和FPGA片間數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)率更高，最高可達(dá)4GB/s;

　　(2) DSP和FGPA可以同時(shí)訪問(wèn)各自的外部存儲(chǔ)器，系統(tǒng)總的存儲(chǔ)帶寬較大;

　　(3) DSP和FPGA訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器的同時(shí)可以通過(guò)LINK鏈路進(jìn)行數(shù)傳通信;

　　(4) 系統(tǒng)硬件連線相對(duì)獨(dú)立，易實(shí)現(xiàn)。

　　FPGA接口設(shè)計(jì)

　　FPGA主要提供3個(gè)邏輯接口，分別為與DSP的LINK接口、外部存儲(chǔ)器SDRAM的接口以及系統(tǒng)的輸入輸出接口。與DSP的LINK接口采用IP核設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，接口能夠穩(wěn)定工作在500MHz速度上，為FPGA和DSP之間提供4GB/s的數(shù)據(jù)傳輸能力。

　　FPGA到SDRAM接口邏輯自行設(shè)計(jì)，與DSP外部存儲(chǔ)器相同采用4片K4S511632M 構(gòu)成64bit的256MB存儲(chǔ)空間。接口工作在80MHz時(shí)鐘頻率，數(shù)據(jù)率為640MB/s。

　　FPGA的輸入輸出接口連接到系統(tǒng)外，因此采用LVDS協(xié)議來(lái)保證信號(hào)的穩(wěn)定、準(zhǔn)確傳輸，雙向各提供32bit數(shù)據(jù)寬度，采用250MHz的板間傳輸頻率，可以提供2GB/s的傳輸能力。