一种基于DSP和FPGA的多通道数据采集系统的设计

现代仪器（ｗｗｗ．ｍｏｄｅｒｎｉｎｓｔｒｓ．ｏｒｇ．ｃｎ）　一种基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的多通道数据采集系统的设计　吴永鹏　王章瑞。　赵煜滢　向前勇　（１．西南石油大学电子信息工程学院成都６１　０５００）　（２．中国石油西南油气田分公司川西北气矿甲醇厂江油６２１　７０９）　摘要为准确地分析工业生产中的各种数据参数，结合高速ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的特点，设　计一套数据采集系统，应用ＦＰＧＡ的内部逻辑实现时序控制，以ＤＳＰ作为采集系统的核　心，对采集到的数据进行滤波等处理，并将处理后的结果通过ＵＳＢ口传输到计算机。设　计中还采用ＡＤＣ０８０９模数转换器。该系统采集信号频率范围宽、数据传送量大、数据　传输速度高，并具有较强的扩展能力，并且具有电路结构简单、功耗低、数据传输方便　等优点，可用于电压、电流、温度、压力等参量的采集系统中。　关键词数据采集ＦＰＧＡ　ＤＳＰ　ＵＳＢ　ＶＨＤＬ程序　引言　数据采集系统的主要任务是采集各种模拟量、　集系统的核心，进行采样数据的读取、滤波、控制　ＵＳＢ接口芯。　开关量或数据流，将其转换成数字量，由计算机对　采集的数据进行存储、分析、打印、处理等。在工　业生产和科学技术研究的各行业中，常常需要对各　种数据进行采集，如液位、温度、压力、频率等信　息的采集。在图像处理、瞬态信号检测等一些领　域，更是要求高速度、高精度、高实时性的数据采　集与处理技术。实现一个数据采集系统的关键包括　硬件技术与软件技术，硬件主要实现对动态、静态　参数的采集，主要解决如何利用硬件器件来实现高　速高精度采集的问题，而软件部分除进行通用的测　试软件开发外，重在研究功能强大的测控软件。本　图】　数据采集系统的组成框图　２系统硬件的设计与实现　２．１　数据采集部分的硬件设计　图１中的Ａ／Ｄ采集电路采用的是ＡＤＣ０８０９芯　片［３】，它是ＣＭＯＳ的８位Ａ／Ｄ转换器，片内有８　路模拟开关，可控制８个模拟量中的一个进入转　文将重点讨论系统的硬件设计。随着数字技术的发　展，一些高性能的ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、　ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）和高速的Ａ／　换器中。ＡＤＣ０８０９的精度是８位，转换时间约为　１００￣ｓ，含锁存控制的８路开关，输出有三态缓冲　控制，单５Ｖ电源供电。ＡＤＣ０８０９的工作过程是：　Ｄ应用于数据采集系统中，大大提高系统的测量精　度、数据采集处理速度、数据传输速度等。本文设　计一种应用ＴＭ￥３２０ＶＣ５４　１　６Ｄ　ＳＰ和ＥＰ　Ｉ　Ｃ６Ｑ２４０Ｃ８　首先输入３位地址，并使ＡＬＥ＝Ｉ，将地址存入地　址锁存器中。此地址经译码选通８路模拟输入之一　ＦＰＧＡ的数据采集系统，并配以ｕＳＢ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　到比较器。ＳＴＡＲＴ上升沿将逐次逼近寄存器复位。　下降沿启动Ａ／Ｄ转换，之后ＥＯＣ输出信号变低，　指示转换正在进行。直到Ａ／Ｄ转换完成，ＥＯＣ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）接口与ＰＣ机进行通信。该系统具有数　据采集速度高、功耗低、数据传输方便等优点。　１系统的组成　数据采集系统的组成框图（见图１），主要由　数据采集部分和接口组成。该系统采用现场可编程　变为高电平，指示Ａ／Ｄ转换结束，结果数据已　存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当ＯＥ输　入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字　量输出到数据总线上，采用串行接口方式。ＦＰＧＡ　门阵列（ＦＰＧＡ）ＥＰ１Ｃ６Ｑ２４０Ｃ８作为系统的控制部　系统选择Ｃｙｃｌｏｎｅ系列的ＥＰ１Ｃ６Ｑ２４０Ｃ８芯片，　　芯片　分，通过ＦＰＧＡ逻辑控制Ａ／Ｄ采集电路进行模拟通　ＤＳＰ采用ＴＩ公司生产ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１６　’道切换、启动采样等；ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１６ＤＳＰ作为采　ＳＲ　作为数据采集和处理的核心。ＤＳＰ可以实现较高　研制与开发　速的数据采集，但其指令更适于实现算法而不是逻　卜”　ｃｕｃｚ　辑控制，其外部接口的通用性较差。ＦＰＧＡ时钟频　率高，内部时延小，全部控制逻辑由硬件完成，速　ｒ＿１　ｒ－］ｒ＿］厂］　厂］ｒ＿］ｒ＿］ｒ＿１　度快、效率高，适于大数据量的高速传输控制，可　以集成外围控制、译码和接口电路，在高速数据采　集方面，ＦＰＧＡ有单片机和ＤＳＰ无法比拟的优势，　其缺点是难于实现一些复杂的算法。因此，单独　采用ＤＳＰ或者ＦＰＧＡ作为数据采集系统的控制核　心部分都不是最佳的选择，如果采用ＤＳＰ与ＦＰＧＡ　的组合，使ＤＳＰ的高速数据处理能力与ＦＰＧＡ的　高速、复杂的组合逻辑和时序逻辑控制相结合，则　可以互补二者的不足。本系统采用高性能数字信号　处理芯片ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１６和现场可程门阵列ＥＰ一　１　Ｃ６Ｑ２４０Ｃ８作为数据处理和逻辑控制芯片。　慧　ＩＰＪＯ　Ｄ　嘴　Ｉ６７　　器　∞Ｄｏ１ｍ　９　尊　・采　　Ｉ０￣Ｏ０　蹦　　眦　聊　集　＾　ｍ　Ｉ　Ａ　岫甩　∞　∞Ｉ册　１］ｒ　ｌＬＪ０　Ｏ　Ｖ（Ｅ　Ｔ　Ｉ　习：　１０４　ｊ∞　ｒ　ｆｒ　Ｒ２ｒ　∞　ｉ０＇Ｄ　ｅｆ¨口ＤＣＫ　ＳＩ＇ＡＩ￣　ｏ　—］Ｆ　图２　数据采集部分的硬件连接图　图２为数据采集部分的硬件电路图，图　中ＡＤＣ０８０９的输入通道为ＦＰＧＡ　１０１￣８接收　ＡＤＣ０８０９　８位数数据；ＦＰＧＡ　ＩＯ９接收ＡＤＣ０８０９　转换结束信号ＥＯＣ；ＦＰＧＡ—ＩＯ　Ｉ　ＯＭ　２为ＡＤＣ０８０９　提供８路模拟信号开关的３位地址选通信号（ＡＤＤ—　Ａ－Ｃ）；ＦＰＧＡ　１０１３为ＡＤＣ０８０９提供地址锁存控　制信号ＡＬＥ：高电平时把三个地址信号送人地址　锁存器，并经译码器得到地址输出，以选择相应　的模拟输入通道；ＦＰＧＡ—ＩＯ１４为ＡＤＣ０８０９提供　输出允许控制信号ＥＮＡＢＬＥ：电平由低变高时，　打开输出锁存器，将转换结果的数字量送到数据　总线上；ＦＰＧＡ　ＩＯ１５为ＡＤＣ０８０９提供启动控制　信号ＳＴＡＲＴ：一个正脉冲过后Ａ／Ｄ开始转换；　ＦＰＧＡ　ＩＯ１６为ＡＤＣ０８０９提供时钟信号ＣＬＯＣＫ；　ＩＮ０ｑＮ７：８路模拟信号输入端口；Ｖｒｅｆ＋和Ｖｒｅｆ－：　参考电压输入端口；ＡＤＣ０８０９通过串行方式把转　化的数据传给ＦＰＧＡ，有ＦＰＧＡ实现内部的串／并　转化。ＡＤＣ０８０９的工作时序图（见图３），当ＤＳＰ　进入中断ＩＮＴ１，以并口方式读取转换数据　Ｊ。　从图３可以看出ＳＴＡＲＴ是转换启动信号，一　个正脉冲过后Ａ／Ｄ开始转换；ＡＬＥ是３位通道选　择地址（ＡＤＤＣ、ＡＤＤＢ、ＡＤＤＡ）信号锁存信号。　ｌｌｌ－ｌ　二三　二二二　厂］　”　——■　．．：厂——一　珏黜一…………　－一一…一＿Ｃ＝二二］一　图３　ＡＤＣ０８０９的工作时序图　当模拟量送至某一输入端（如ＩＮ一０或ＩＮ一１）等，　由３位地址信号选择，而地址信号由ＡＬＥ锁存。　ＥＯＣ是转换情况状态信号，当启动转换约１００　Ｓ　后，ＥＯＣ产生一个负脉冲，以示转换结束。在　ＥＯＣ的上升沿后，且输出使能信号ＥＮＡＢＬＥ为高　电平，则控制打开三态缓冲器，把转换好的８位数　据送至数据总线。至此ＡＤＣ０８０９的一次转换结束。　ＦＰＧＡ器件可以根据其采样时序用状态机来描述采　样控制过程，其状态转换关系（见图４）。　…ｔ　图４　ＡＤＣ０８０９采样控制状态图　通过ＡＤＣ０８０９的工作时序图和采样控制状态　图可以利用ＶＨＤＬ硬件语言来设计ＡＤＣ０８０９的采　样控制程序电路，这个过程是通过硬件描述语言　ＶＨＤＬ来对ＦＰＧＡ逻辑电路的设计。它的采样控　制电路（见图５）。　图５　ＡＤＣ０８０９采样控制电路　此外，ＤＳＰ芯片采用ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１６芯片，　工作电压为＋３．３Ｖ，而ＡＤＣ０８０９芯片工作电压为　＋５Ｖ，因此在ＤＳＰ芯片和ＡＤＣ０８０９之间需要电　平转换，才能保证数据采集电路正常工作。而ＥＰ一　１Ｃ６Ｑ２４０Ｃ８　ＦＰＧＡ能够完成这一功能并同时允许　５９　现代仪器（ｗｗｗ．ｍｏｄｅｒｎｉｎｓｔｒｓ．ｏｒｇ．ｃｎ）　＋３．３ｖ和＋５Ｖ电压工作，因此可实现＋３．３ｖ和＋５Ｖ　连接ＵＳＢ总线。完成以上步骤后，程序进入循环　电平的转换。　２．２　ＵＳＢ接口设计　数据采集部分与计算机采用ＵＳＢ接口　（见　图６）。图６的ＵＳＢ接口芯片采用ＰＨＩＬＰＳ公司　状态，循环的初始点是检测事件设置标志位，如果　为１就表示ＵＳＢ设置配置完毕，可以进行按键控　制发送数据和用ＬＥＤ指示接收到的数据；如果为　的ＰＤＩＵＳＢＤ１２芯片。该芯片是一款性价比很高　的ＵＳＢ器件，具有多中断模式，能够实现批量和　０表示ＵＳＢ设备没有配置好，应继续检测标志事　件——总线复位、挂起改变和建立包，并进行相应　的操作。　同步传输，双电源操作：３．３Ｖ或５．０Ｖ电源，可　与ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１６ＤｓＰ直接相连而不需要电平转　换电路［３】。主机通过Ｄ＋和Ｄ一上的电压变化来检　测设备状态。当检测到任意一条数据线电压接近　ＶＢＵＳ，而其它保持近地电压，那么计算机就知道　ＰＤＩＵＳＢＤ１２已经准备好　］。当计算机发出命令接　收数据时，ＤＳＰ则通过ＵＳＢ接口方式将数据发送　给计算机。　图６　ＵＳＢ接口的硬件连接图　３　ＵＳＢ的程序设计　３．１固件程序设计　固件程序设计使用结构化的编程思想，整体程　序分为３个层次、５大模块（见图７）。程序的３个　层次分别为应用层、协议层和硬件接口层。程序的　５大模块分别为主程序模块、中断服务程序模块、　标准设备请求处理模块、厂商请求处理模块和接口　程序模块。固件程序的各个层次有不同的分工，应　用层是最高层，该层包括用户功能处理程序和总线　事件处理程序；协议层为中间层，负责ＵＳＢ的枚　举的完成及收发数据；硬件接口层是最低层，完成　ＤＳＰ与ＰＤＩＵＳＢＤ１２的指令和数据操作。　图７　固件程序的层次模块　３．２应用层程序设计　本文仅对主程序做介绍，其他层和各个模块不　再做说明。应用层程序的设计也即主程序的设计。　主程序流程图（见图８），主程序首先初始化硬件，　如端口的初始化、外部中断的初始化等，然后重新　６０　图８主程序流程图　４结束语　本文较详细地阐述基于ＦＰＧＡ的多通道数据　采集系统的设计，同时还阐述以数字信号处理器　（ＤＳＰ）作为控制器的存储记录系统的设计。系统采　用ＦＰＧＡ作为逻辑控制中心，利用其内部丰富的　逻辑资源，提高系统的集成度和可靠性。同时，由　于ＦＰＧＡ的体系结构和编程的灵活性，使得系统具　有很强的扩展性和移植性，为将来系统功能的改进　和完善提供便利，并利用ＵＳＢ接口与计算机通信，　具有数据采集准确、功耗低、数据传输接口方便等　优点。　参考文献　１　Ｔｅｘａｓ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　Ｉｎｃ．ＴＭＳ３２０ＶＣ５４　１　６　ＤＳＰ　ＳＰＲＳＯ８７Ｂ［ＥＢ】．　２０００　２翁茂平．基于ＰＣＩ、ＵＳＢ的噪声采集处理系统［Ｄ】，哈尔　滨工程大学，２００１　３李利品，高国旺，任志平．基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的数据采集　系统设计［Ｊ］，电测与仪器，２００８，４５（３）：４２－４４　４戴明祯，周建江．ＴＭＳ３２０Ｃ５４ｘ结构、原理及应用［Ｍ】，　北京：北京航空航天大学出版社。２０００　（上转第５１页）　研究报告　０．１０％，０．４７％，平均加标回收率分别为１０１．３０％　和９８．９０％，符合分析中准确度的要求。　ｃｒｅｅｐ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ［Ｊ］．Ａｃｔａ　Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ，２００６，５４（９）：２３３５～２３４１　３贺永东，张新明，游江海．复合添加微量铬、锰、钛、锆　对Ａ１一Ｚｎ—Ｍｇ—Ｃｕ合金组织与性能的影响［Ｊ］，中国有色金　属学报，２００５，ｌ５（１２）：１９１７－１９２５　４吴丽香．苯基荧光酮分光光度法测定聚烯烃树脂中的钛　［Ｊ］，石油化工，２００２，３　１（１０）：８５２－８５４　参考文献　１刘少平，苏丹，孙凯，等．钒、钛、对高铬铸铁中碳化物　形态及耐磨性的影响［Ｊ】，热加工工艺，２００６，３５（１）：３０－３３　２　Ｄ．Ｇ．Ｍｏｒｒｉｓ．Ｍ．Ａ．Ｍｕｎｏｚ—Ｍｏｒｒｉｓ　ａｎｄ　Ｌ．Ｍ．Ｒｅｑｕｅｊｏ．　Ｎｅｗ　ｉｒｏｎ—ａｌｕｍｉｎｉｕｍ　ａｌｌｏｙ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅｒｍａｌｌｙ　ｓｔａｂｌｅ　ｃｏｈｅｒｅｎｔ　５里中良，黄志伟．微波消解一原子吸收光谱法测定大蒜中　镁钙锌铜锰钛的含量【Ｊ］，微量元素与健康研究，２００６，　ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ　ｎａｎｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ　ｆｏｒ　ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｈｉｇｈ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　２３（１）：４０－４２　Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｉｎ　ｓｔｅｅｌ　ｂｙ　２，３．７－ｔｒｉｈｙｄｒｏｘｙ一９－ｏ—ｅｈｌｏｒｏｐｈｅｎｙｌ－　ｌｆｕｏｒｅｎｏｎｅ　ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ　ＷｕＬｉｘｉａｎｇ　Ｓｏｎｇ　Ｇｕａｎｌｏｎｇ　ＧａｎＹｕ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　Ｆｕｓｈｕｎ　１　１３００１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　ＢｙｕｓｉｎｇｔｈｅＣＴＭＡＢａｓｓｕｒｆａｃｔａｎｔ，ｔｈｅ２，３，７－Ｔｒｉｈｙｄｒｏｘｙ一９一Ｏ—Ｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｙｌｆ１ｕｏｒｅｎｏｎｅ—ＣＴＭＡＢ　ａｓ　ｃｈｒｏ－　ｍｏｇｅｎｉｃ　ａｇｅｎｔ，Ｘｉ（Ｗ）ｃａｎ　ｆｏｒｍ　ａ　ｏｒａｎｇｅ　ｃｏｌｏｕｒ　ｃｏｌｏｒｅｄ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｗｉｔｈ　２，３。７－Ｔｒｉｈｙｄｒｏｘｙ－９一Ｏ—Ｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｙｌｌｆｕｏ—　ｒｅｎｏｎｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｉｎ　ａｃｉｄ　ｍｅｄｉｕｍ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｗａｓ　５６０　ｎｍ，ｔｈｅ　ａｐｐａｒ－　ｅｎｔ　ｍｏｌａｒ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｗａｓ　１．２×１　０　Ｌ／ｍｏｌ／ｃｍ　ａｎｄ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　Ｂｅｅｒ’ｓ　ｌａｗ　ｔｈｅ　ｌｉｎｅａｒ　ｒａｎｇｅ　ｗａｓ　０－１　２ｇｇ／２５ｍＬ．Ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｒａｔｅ　ｏｆ　Ｔｉ（ＩＶ）ｏｆ　ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｓｔｅｅｌ　ｓａｍｐｌｅ　ｗａｓ　１０３－３％．Ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｗａｓ　２．０％．　Ａｓｃｏｒｂｉｃ　ａｃｉｄ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｒｅｄｕｃｅｒ　ｔｏ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｏｆ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａ—　ｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔｓ　ｏｆＴｉ（ＩＶ１　ｉｎ　ｓｔｅｅｌ　ｏｆ　３８　ａｎｄ　４５　ｗｅｒｅ　０．０８％ａｎｄ　Ｏ．０５％．Ｔｈｅ　ａｖｅｒ－　ａｇｅ　ｒｅｃｏｖｅｒｉｅｓ　ｒａｔｅｓ　ｗｅｒｅ　１０１－３％ａｎｄ　９８．９％ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　２．３４％ａｎｄ　１．３４％．　Ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ，ａｃｃｕｒａｔｅ，ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ａｎｄ　ｓｉｍｐｌｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　２，３，７一Ｔｒｉｈｙｄｒｏｘｙ－９一Ｏ—Ｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｙｌｌｆｕｏｒｅｎｏｎｅ　Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ　Ｓｔｅｅｌ　Ｔｉｔａｎｉｕｍ（ＩＶ）　（下接第６Ｏ页）　５周立功．ＵＳＢ固件编程与驱动开发［Ｍ】，北京：北京航空　６王彦，黄智伟，基于ＦＰＧＡ的工程设计与应用【Ｍ］，西安：　航天大学出版，２００３　西安电子科技大学出版社，２００７　Ａ　ｄｅｓｉｇｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤＳＰ　ａｎｄ　ＦＰＧＡ　ｍｕｌｔｉ－ｃｈａｎｎｅｌ　ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　Ｗｕ　Ｙｏｎｇｐｅｎｇ　Ｗａｎｇ　Ｚｈａｎｇｒｕｉ　Ｚｈａｏ　Ｙｕｙｉｎｇ　Ｘｉａｎｇ　Ｑｉａｎｙｏｎｇ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｙｔ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１０５００）　（２．Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｍｅｔｈａｎｏｌ　Ｐｌａｎｔ　ｏｆＰｅｔｒｏｃｈｉｎａ　Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｏｉｌ　ａｎｄ　Ｇａｓ　Ｆｉｅｌｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｊｉａｎｇｙｏｕ　６２９１　７０９）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ａｎａｌｙｚｅ　ａ　ｖａｒｉｅｔｙ　ｏｆ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｉｎ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａ　ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｄｅ—　ｓｉｇｎｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ＤＳＰ　ａｎｄ　ＦＰＧＡ．Ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ＦＰＧＡ＇ｓ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｌｏｇｉｃ　ｍａｋｅ　ｉｔ　ｐｏｓｓｉｂｌｅ　ｔｏ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｉｍｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏ１．ＤＳＰ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｏ　ｔｈａｔ　ｉｔ　ｃａｎ　ｃｏｐｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ　ｄａｔａ　ｂｙ　ｉｆｌｔｅｒｉｎｇ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｆｎａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄ　ｔｏ　ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ＵＳＢ　ｐｏｒｔ．ＡＤＣ０８０９　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ｃｏｌｌｅｃｔ　ｓｉｇｎａｌ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｗｉｄｅｌｙ，ａｎｄ　ｓｅｎｄ　ｍｕｃｈ　ｄａｔａ　ａｔ　ａ　ｈｉｇｈ　ｓｐｅｅｄ．Ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｄｏｅｓ　ｉｔ　ｈａｖｅ　ａ　ｓｔｒｏｎｇｅｒ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｔｏ　ｅｘｐａｎｄ，ａ　ｓｉｍｐｌｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｕｓｉｎｇ　ｌｏｗ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｉｔ　ｉｓ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ　ｔｏ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｄａｔａ　ｔｈａｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｖｏｌｔａｇｅ，ｃｕｒｒｅｎｔ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｆｒ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｄａｔａ　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ＦＰＧＡ　ＤＳＰ　ＵＳＢ　ＶＨＤＬ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ　５１