- 易迪拓培训,专注于微波、射频、天线设计工程师的培养
基于网络的高速同步24位数据采集控制系统
录入：edatop.com 点击：
1 系统设计思想
为实现对远程、野外无人看守设备的远程监控，以32位RISC嵌入式为平台的网络化数据采集系统已经广泛应用到各个领域。我们采用ARM+FPGA架构设计、开发了低功耗（<1.5w）、高速（最快高达500K的采样率）、高精度（最高达到24位）、多通道同步或异步的数据采集系统，该系统能够将采集的数据实时保存、网络发送或监控。应用地震、气象等观测技术领域。
系统结构示意如图所示：
① 采用ARM+FPGA高集成度的紧凑架构设计，板载：ARM控制器、FPGA逻辑编程电路、存储电路、A/D转换电路、电源电路等，同时系统具有丰富的外围控制接口和通信接口，可以实现数据的存储、显示，支持RS232或高速以太网络的实时数据传输。
② 系统具备3路24位同步数据采集通道，采用3个独立的24位A/D模数转换器件，配合FPGA逻辑编程控制来实现高精度、高速同步数据采集；16路24位异步串行数据采集通道，采用单个A/D模数转换器件，通过FPGA逻辑编程控制实现多通道轮循采集；
③ 系统采用GPS授时技术实现同步技术方案，以GPS的PPS信号为基准来校准本地时钟。
④ 系统采用大规模低功耗的集成电路，工作电压为1.8V和3.3V，工作在正常条件下（GPS空闲，3路同步采集），系统功耗<1.5W。
2 系统功能
2.1 系统硬件功能
◎ CPU：Atmel AT91SAM9263，内嵌一个基于200MIPS的ARM926EJ-Sarm 内核， 具有DSP扩展指令，JAVA硬件加速，外设资源丰 富。
◎ FPGA：板载FPGA逻辑编程器件，实现对A/D的数据采集、控制。
◎ 64MB SDRAM，用于程序运行、数据空间和缓存。
◎ 8M Data Flash，内部存放系统启动代码；64M Nand Flash，存放用户数据。
◎ 板载RTC实时时钟，后备锂电池，带掉电保存功能；
◎ 系统复位与看门狗定时器。
◎ 10M/100M自适应以太网接口。
◎ 1个DEBUG调试接口，可实现与PC机的通讯，2个RS232串行接口。
◎ 3路24位A/D同步采样通道，输入信号为-5-+5V，2K bps。
◎ 16路12位A/D串行采样通道，输入模拟电压范围0-5V/4-20mA。
◎ 一个标准的CF卡接口，最大扩展32G，支持热插拔。
◎ 2个USB2.0主接口。
◎ 支持128*64点阵屏。
◎ 支持GPS模块，以GPS的PPS信号为基准来校准本地时钟。
◎ 外接DC 12V/2A电源，正常状态下功耗<1.5W。
2.2 系统软件功能
◎ 移植操作系统：Linux Kernel 2.6；
◎ 驱动及其测试程序：开发LCD、CF、串口、RTC、网络接口以及FPGA与CPU的读写驱动程序、驱动程序测试程序；
◎ 多种协议支持：TCP/IP，UDP，Telnet，FTP，HTTP，DHCP，SMTP，SNMP，ICMP，IGMP，NTP，ARP，PPP，PPPoE，CHAP/PAP，SSL，NFS，…
◎ 远程监控：FTP网络获取系统数据，设置系统工作参数；
◎ 数据采集：3通道24位A/D信号同步采集，自动实现对各种环境参数的监控；
◎ CF卡存储：系统支持连续的数据存储，容量可扩展；
◎ 校时方式：GPS实时对钟。
3 系统架构
观测数据的可靠性取决于数据采集系统和传感器、检波器等探测终端。
恒颐同步数据采集系统可全天候记录、存储探测传感器或检波器采集数据并进行A/D转换，保证各种参数状态实时被监测。
系统支持基于Internet /CDMA/GPRS的网络通讯和数据传输，实现远程管理功能，包括数据连续传输、参数设置、参数查询、状态查询、数据管理、实时波形监视等。
系统架构如图所示：
◎ 天然气、石油、煤田、地热等地质勘探领域
◎ 观测技术领域（地震波、频谱分析）
为实现对远程、野外无人看守设备的远程监控，以32位RISC嵌入式为平台的网络化数据采集系统已经广泛应用到各个领域。我们采用ARM+FPGA架构设计、开发了低功耗（<1.5w）、高速（最快高达500K的采样率）、高精度（最高达到24位）、多通道同步或异步的数据采集系统，该系统能够将采集的数据实时保存、网络发送或监控。应用地震、气象等观测技术领域。
系统结构示意如图所示：
图1 系统结构示意图
① 采用ARM+FPGA高集成度的紧凑架构设计，板载：ARM控制器、FPGA逻辑编程电路、存储电路、A/D转换电路、电源电路等，同时系统具有丰富的外围控制接口和通信接口，可以实现数据的存储、显示，支持RS232或高速以太网络的实时数据传输。
② 系统具备3路24位同步数据采集通道，采用3个独立的24位A/D模数转换器件，配合FPGA逻辑编程控制来实现高精度、高速同步数据采集；16路24位异步串行数据采集通道，采用单个A/D模数转换器件，通过FPGA逻辑编程控制实现多通道轮循采集；
③ 系统采用GPS授时技术实现同步技术方案，以GPS的PPS信号为基准来校准本地时钟。
④ 系统采用大规模低功耗的集成电路，工作电压为1.8V和3.3V，工作在正常条件下（GPS空闲，3路同步采集），系统功耗<1.5W。
2 系统功能
2.1 系统硬件功能
◎ CPU：Atmel AT91SAM9263，内嵌一个基于200MIPS的ARM926EJ-Sarm 内核， 具有DSP扩展指令，JAVA硬件加速，外设资源丰 富。
◎ FPGA：板载FPGA逻辑编程器件，实现对A/D的数据采集、控制。
◎ 64MB SDRAM，用于程序运行、数据空间和缓存。
◎ 8M Data Flash，内部存放系统启动代码；64M Nand Flash，存放用户数据。
◎ 板载RTC实时时钟，后备锂电池，带掉电保存功能；
◎ 系统复位与看门狗定时器。
◎ 10M/100M自适应以太网接口。
◎ 1个DEBUG调试接口，可实现与PC机的通讯，2个RS232串行接口。
◎ 3路24位A/D同步采样通道，输入信号为-5-+5V，2K bps。
◎ 16路12位A/D串行采样通道，输入模拟电压范围0-5V/4-20mA。
◎ 一个标准的CF卡接口，最大扩展32G，支持热插拔。
◎ 2个USB2.0主接口。
◎ 支持128*64点阵屏。
◎ 支持GPS模块，以GPS的PPS信号为基准来校准本地时钟。
◎ 外接DC 12V/2A电源，正常状态下功耗<1.5W。
2.2 系统软件功能
◎ 移植操作系统：Linux Kernel 2.6；
◎ 驱动及其测试程序：开发LCD、CF、串口、RTC、网络接口以及FPGA与CPU的读写驱动程序、驱动程序测试程序；
◎ 多种协议支持：TCP/IP，UDP，Telnet，FTP，HTTP，DHCP，SMTP，SNMP，ICMP，IGMP，NTP，ARP，PPP，PPPoE，CHAP/PAP，SSL，NFS，…
◎ 远程监控：FTP网络获取系统数据，设置系统工作参数；
◎ 数据采集：3通道24位A/D信号同步采集，自动实现对各种环境参数的监控；
◎ CF卡存储：系统支持连续的数据存储，容量可扩展；
◎ 校时方式：GPS实时对钟。
3 系统架构
观测数据的可靠性取决于数据采集系统和传感器、检波器等探测终端。
恒颐同步数据采集系统可全天候记录、存储探测传感器或检波器采集数据并进行A/D转换，保证各种参数状态实时被监测。
系统支持基于Internet /CDMA/GPRS的网络通讯和数据传输，实现远程管理功能，包括数据连续传输、参数设置、参数查询、状态查询、数据管理、实时波形监视等。
系统架构如图所示：
系统架构图
◎ 天然气、石油、煤田、地热等地质勘探领域
◎ 观测技术领域（地震波、频谱分析）
