基于FPGA的多通道同步数据采集存储系统

1 引言
在现代信号处理系统中，多通道数据采集存储系统广泛应用于各种商用以及工业领域中，特别是在舰上系统、弹上设备及舰上部分系统中，往往产生宽带信号或上升沿下降沿较陡的模拟信号。对这样的模拟信号往往需要将其数字化后传输至计算机进行数值和频谱分析，并给出具体的分析报告。同时，这些信号往往要对一些相关信号同时测量，相关分析得到信号间的相关信息，这就需要同步采集多通道信号，并能准确无误存储。现在绝大多数采集系统，只能循环采集多路信号，不能实时同步采集多通道的同一个采样点。这样不能满足对多通道信号进行相关信息的分析，而多通道同步数据采集存储系统的实现恰恰弥补了传通采集系统的不足之处。

2 系统设计方案及硬件设计
2．1 系统设计方案
该系统设计主要实现多通道同步数据的采集存储。系统上电后，FPGA主控模块控制采集模块同步采集多通道数据，把采集到的数据写到外部FIFO中。FIFO半满后，FPGA读取FIFO中的数据写入Flash存储器中。该设计方案选用FPGA作为主模块，主要是考虑FPGA现场可编程特性，使用灵活方便，能够降低硬件电路设计难度。
2．2 系统硬件设计
多通道同步数据采集存储系统结构框图如图1所示，主要包括以下部分：
(1)多通道同步数据采集模块 选用AD781采样保持器完成多通道数据采样保持，满足系统要求。A／D转换器选用16位的ADS8401，可提高采样精度，有利于分析采集数据。
(2)大容量存储模块 采用SUMSUNG公司的K9K8G08U0M型Flash作为存储器，使用IDT7206作为采集数据缓存。
(3)外围电路 主要包括晶振、电压转换器TPS70358及输入输出接口等。
其中，系统采集的重点是实现多通道数据的同步实时采集，其主要逻辑由FPGA主控模块控制。存储模块中所采用的坏块检测技术，可提高Flash存储的可靠性。