本项目详细介绍了一个基于FPGA的数据采集系统的构建过程,包含硬件设计、软件编程及详细的文档说明与源码注释。适合深入学习FPGA应用开发。
基于FPGA的数据采集系统主要实现的功能流程如下:首先通过串口向FPGA发送控制信号,使DAC芯片TLV5618进行数模转换(DA),并将转换后的数据存储在ROM中,在转换开始时从ROM读取数据并输出;其次使用按键来控制ADC128S052进行模数转换共100次,并将每次的模拟信号转化为数字信息后存入FIFO,再从中读出这些数值通过串口传输到PC显示。该系统由以下九个模块构成:串口接收模块、按键消抖模块、按键控制模块、ROM存储器模块、DAC驱动电路部分、ADC驱动电路部分、同步FIFO缓冲区单元以及两个额外的处理单元——即用于管理FIFO内部数据流转的控制器和负责将转换后的数值通过UART通信协议发送给PC端显示的部分。具体来说,每个组成部分的作用如下:
1. 串口接收模块(UART_Byte_Rx.v):完成从外部设备到系统的串行输入,并将其转化为并行信号输出。
2. 按键消抖模块(key_filter.v):消除按键操作时的物理干扰,以确保每次按下或释放都能生成清晰准确的电子脉冲信号。
3. 按键控制模块(key_ctrl.v):在DAC持续产生模拟量的情况下,通过该模块启动ADC进行连续100次的数据采集任务。
4. ROM存储器模块(single_port_rom.v):用于保存DA转换所需的一系列数字值或特定的波形信息如正弦信号等。
5. DAC驱动电路部分(dac_driver.v):作为数模转换的核心,与外部DAC芯片相连接,并提供必要的时钟和数据输入以完成模拟量输出任务。
6. ADC驱动模块(adc_driver.v):负责向ADC设备发送工作指令及配置参数,包括所需的采样频率与时序控制信号等。
7. 同步FIFO缓冲区单元(sync_fifo.v):用于缓存由ADC转换得到的一系列数字值等待进一步处理或传输给外部系统使用。
8. FIFO控制器模块(fifo_ctrl.v):在接收到新的数据时,会将存储于同步FIFO中的信息转化为适合通过UART接口发送的形式并准备对外输出。
9. 串口发送单元(Uart_Byte_Tx.v):接收来自FIFO控制器转化后的数字信号并通过物理层的RS-232标准或其他类似协议将其传输至PC端进行图形化展示或进一步分析处理。
此外,还有一个特别提到的功能模块——DAC控制单元(dac_ctrl.v),用于响应串口接收到的具体命令来启动ROM中的正弦波数据流向TLV5618芯片的数模转换过程。