广东工业大学硕士学位论文 (工学硕士) 基于FPGA的PCIE数据采集卡设计数据采集处理技术与传感器技术、信号处理技术和PC机技术共同构成检测 技术的基础，其中数据采集处理技术作为实现自动化检测的前提，在整个数字化 系统中处于尤为重要的地位。对于核磁共振这样复杂的系统设备，实现自动化测 试显得尤为必要，又因为核磁共振成像系统的特殊性，对数据的采集有特殊要求， 需要根据各种脉冲序列的不同要求设置采样点数和采样间隔，根据待采信号的不 同带宽来设置采样率，将系统成像的数据采集下来进行处理，最后重建图像和显 示。因此本文基于现有的采集技术开发专门应用于核磁共振成像的数据采集卡。 该采集卡从软件与硬件两个方面对基于FPGA的PCIE数据采集卡进行了研 究，并完成了实物设计。软件方面以FPGA为核心芯片完成数据采集卡的接口控 制以及数据处理。通过Altera的GXB IP核对数据进行捕捉，同时根据实际需要 设计了传输协议，由数据处理模块将捕捉到的数据通过CIC滤波器进行抽取滤 波，然后将信号存入DDR2 SDRAM存储芯片中。在传输接口设计上采用PCIE 总线接口的数据传输模式，并利用FPGA的IP核资源完成接口的逻辑控制。 硬件部分分为FPGA外围配置电路、DDR2接口电路、PCIE接口电路等模 块。该采集卡硬件系统由Flash对FPGA进行初始化，通过FPGA配置PCIE总 线，根据FPGA中PCIE通道引脚的要求进行布局布线。DDR2接口电路模块依 据DDR2芯片驱动和接收端的电平标准、端接方式确定DDR2与FPGA之间通 信的各信号走线。针对各个模块接口电路的特点分别进行眼图测试，分析了板卡 的通信质量，对整个原理图布局进行了设计优化。 通过测试，该数据采集卡实现了通过CPLD对FPGA进行加载，并在FPGA 内部实现了抽取滤波等高速数字信号处理，各种接IsI和控制逻辑以及通过大容量 的DDR2 SDRAM缓存各种数据处理结果正确。经系统成像，该采集卡采集下来 的数字信息可通过图像重建准确成像，为核磁共振成像系统的工程实现打下了良 好的成像基础。
上传时间： 2022-06-21
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近年来，随着科学技术尤其是电子信息技术的飞速发展，人类对数据采集的需求也不断增加，数据采集系统已经被广泛的应用于民生、医疗、国防、教育、科技等各个领域，高速数据采集技术的研究是整个数据采集系统的难点和重点。数据采集系统和我们的生活息息相关，并且高采样率的数据采集系统已经在很多场合得到应用。比如在航空航天领域，火管喷气流量的动态测量，风洞测试中对不同物理量的信息采集，以及卫星遥感遥测等场合均需要实时分析和控制采集来的大量高速数据信息。又比如在生物光潜分析、医用CT三维重建系统以及散裂中子源的光通信等研究中也要求在非常短的时间内处理非常庞大的试验数据。还有在气象、雷达、地震预报等领域，工程师们会根据这些应用场合中信号实时性强、传输速度快的特点，通过获取一种能够完全记录现场信号的设备，并利用这些设备获取实验数据的手段，来构建各类模型和实物系统，因此数据采集中的速度、实时性、可靠性以及存储特性都是这些领域所要研究和关注的问题]。
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