一種基於fpga+dsp實現的高速數據採集裝置的製作方法
2023-10-09 20:18:54 1
專利名稱：一種基於fpga+dsp 實現的高速數據採集裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高速數據採集裝置，特別涉及一種基於FPGA+DPS實現的高速數據採集裝置。
背景技術：
隨著雷達和聲納的技術不斷發展和提高，一種裝備上涉及的電路板就多達上百種，而且每種電路板上的通道數從十幾個到上百個不等，每通道信號從幾千赫茲到幾十兆赫茲不等，一旦裝備的某塊電路板出現問題，怎樣快速定位故障，使裝備及時恢復工作尤為重要。對多通道數據進行同步採集、存儲、回放分析是目前解決此類問題的重要方法，但需要同時高速採集上百條通道的數據，採集系統的數據通吞吐量必須達到600MBps以上；而且特別是對於某些體制的雷達，需要採集雷達開機時的數據，採樣時間需要5分鐘左右，按照每秒600MB的數據吞吐量，一次採樣的數據量就可達到180GB。目前主流的數據採集存儲系統的最大採樣能力可達500MBps左右，但不能長時間高速採樣，最大速度持續工作時間·只能達到幾十秒，遠遠不能滿足艦船上的雷達、聲納等裝備的要求。
實用新型內容針對上述現有技術中存在的問題，本實用新型目的是提出一種採集速度高、存儲容量大、通用性強、性價比高，基於FPGA+DPS高速數據採集裝置以解決上述問題。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是一種基於FPGA+DPS實現的高速數據採集裝置，包括FPGA (現場可編程陣列)單元、DSP (數位訊號處理)單元、存儲單元、擴展存儲單元、快閃記憶體單元、存儲磁碟、CPLD (複雜可編程邏輯器件)單元、乙太網PHY晶片和通道輸入單元；FPGA單元與DSP單元通過晶片級高速串行總線接口連接；CPLD單元分別連接FPGA單元與DSP單元；存儲單元和存儲磁碟都與FPGA單元連接；擴展存儲單元和快閃記憶體單元都與DSP單元連接；乙太網PHY晶片與DSP單元通過SGMII接口連接；所述通道輸入單元與所述FPGA連接。作為優選，所述FPGA單元上還設有JTAG接口。作為優選，所述DSP單元上還設有JTAG接口。作為優選，所述存儲單元採用DDR2存儲器。作為優選，所述擴展存儲單元採用DDR2存儲器。作為優選，所述快閃記憶體單元採用NOR FLASH存儲器。作為優選，所述乙太網PHY晶片上設有RJ45型網卡接口。作為優選，所述通道輸入單元包括2個VHDCI68插座，最大可輸入96個通道數據。本實用新型的有益效果是本實用新型採用FPGA實現對數據的採樣和存儲，通過FPGA控制RAID卡對數據的存儲，可直接構成磁碟陣列來存儲數據，提高了數據的流盤速度；採用DSP對數據進行壓縮，提高了數據的存儲深度；在對數據進行回放分析時，充分利用了 DSP晶片的強大的數據處理能力，直接採用DSP進行數據分析處理，比直接採用PC機進行海量數據分析時的速度提高了十多倍。系統數據吞吐量最大SOOMBps，通道採樣頻率從4MHz到96MHz可任意配置，並能同時記錄I到96通道的多路數據，數據的最大存儲深度可達8T，具有採集速度高、存儲容量大、通用性強、性價比高的特點，可用於艦船上雷達、聲納等電子裝備的電路故障分析與研製。
圖I是本實用新型結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型做進一步說明。如圖I所示，一種基於FPGA+DPS實現的高速數據採集裝置，包括FPGA (現場可編程陣列)單元、DSP (數位訊號處理)單元、存儲單元、擴展存儲單元、快閃記憶體單元、存儲磁碟、CPLD (複雜可編程邏輯器件)單元、乙太網PHY晶片和通道輸入單元；FPGA單元與DSP單元通過晶片級高速串行總線接口連接；CPLD單元分別連接FPGA單元與DSP單元；存儲單元和存儲磁碟都與FPGA單元連接；擴展存儲單元和快閃記憶體單元都與DSP單元連接；乙太網PHY晶片與DSP單元通過SGMII接口連接；所述通道輸入單元與所述FPGA連接。作為優選，所述FPGA單元上還設有JTAG接口。作為優選，所述DSP單元上還設有JTAG接口。作為優選，所述存儲單元採用DDR2存儲器。作為優選，所述擴展存儲單元採用DDR2存儲器。作為優選，所述快閃記憶體單元採用NOR FLASH存儲器。作為優選，所述乙太網PHY晶片上設有RJ45型網卡接口。作為優選，所述通道輸入單元包括2個VHDCI68插座，最大可輸入96個通道數據。其中各單元功能如下FPGA單元主要完成信號的採集、傳輸、存儲和讀取功能。DSP單元負責整個採集和存儲系統的控制功能，DSP同時支持上位機控制和數據分析，上位機可以通過乙太網口發送控制命令包給DSP，同時，DSP也可以根據DSP內數據處理結果進行數據分析與處理。本實用新型採用高速AD進行數據採集，使用DSP作為控制器負責數據採集部分與軟體系統之間的控制命令交互及數據傳輸，並實現採樣數據的壓縮與解壓處理，通過FPGA實現磁碟陣列接口，完成存儲控制器的功能。具體實施中，本實用新型採用3. 125Gbp/s RapidIO接口(晶片級高速串行總線接口)，保障片間高速數據交互解決數據高速傳輸帶寬瓶頸問題；採用Altera Stratix IV高端FPGA晶片實現磁碟陣列控制器，支持SATA Gen2磁碟IO協議，解決高速數據實時存儲問題；採用TI最高端DSP晶片，確保實時數據處理能力，解決複雜信號處理算法實時性問題；通過跳變採樣進行基於動態Slot分配的2維數據存儲管理，解決了海量數據實時壓縮存儲難點。[0031]本具體實施方式
流盤速度高，能夠高速寫盤，通過配置各種存儲介質，連續寫入速度可以大於lGBs，存儲容量大，存儲容量可以達到IOT以上，而且擴展性很強，可以做到真正的海量存儲；數據安全性高，可以實現各等級的RAID存儲管理，數據安全性好，可配置性好，功能擴展方便，使用靈活方便，適應各種工作環境。工作過程待測電路板通道數據通過轉接板連接到本裝置的VHDCI68插座上，通過FGPA實現對各通道數據的採樣、存儲。數據採樣後 ，上位機可通過RJ45和DSP的連接，實現對數據的讀取和回放，DSP對數據的對比分析結果均通過RJ45傳給上位機軟體進行顯
/Jn ο以上所述的利用較佳的實施例詳細說明本實用新型，而非限制本實用新型的範圍。本領域技術人員可通過閱讀本實用新型後，做出細微的改變和調整，仍將不失為本實用新型的要義所在，亦不脫離本實用新型的精神和範圍。
權利要求1.一種基於FPGA+DPS實現的高速數據採集裝置，其特徵在於，包括FPGA單元、DSP單元、存儲單元、擴展存儲單元、快閃記憶體單元、存儲磁碟、CPLD單元、乙太網PHY晶片和通道輸入單元；FPGA單元與DSP單元通過晶片級高速串行總線接口連接；CPLD單元分別連接FPGA單元與DSP單元；存儲單元和存儲磁碟都與FPGA單元連接；擴展存儲單元和快閃記憶體單元都與DSP單元連接；乙太網PHY晶片與DSP單元通過SGMII接口連接；所述通道輸入單元與所述FPGA連接。
2.如權利要求I所述的一種基於FPGA+DPS實現的高速數據採集裝置，其特徵在於，所述FPGA單元上還設有JTAG接口。
3.如權利要求I所述的一種基於FPGA+DPS實現的高速數據採集裝置，其特徵在於，所述DSP單元上還設有JTAG接口。
4.如權利要求I所述的一種基於FPGA+DPS實現的高速數據採集裝置，其特徵在於，所述存儲單元採用DDR2存儲器。
5.如權利要求I所述的一種基於FPGA+DPS實現的高速數據採集裝置，其特徵在於，所述擴展存儲單元採用DDR2存儲器。
6.如權利要求I所述的一種基於FPGA+DPS實現的高速數據採集裝置，其特徵在於，所述快閃記憶體單元採用NOR FLASH存儲器。
7.如權利要求I所述的一種基於FPGA+DPS實現的高速數據採集裝置，其特徵在於，所述乙太網PHY晶片上設有RJ45型網卡接口。
8.如權利要求I所述的一種基於FPGA+DPS實現的高速數據採集裝置，其特徵在於，所述通道輸入單元包括2個VHDCI68插座。
專利摘要本實用新型公開了一種基於FPGA+DPS實現的高速數據採集裝置，其特徵在於，包括FPGA單元、DSP單元、存儲單元、擴展存儲單元、快閃記憶體單元、存儲磁碟、CPLD單元、乙太網PHY晶片和通道輸入單元；FPGA單元與DSP單元通過晶片級高速串行總線接口連接；CPLD單元分別連接FPGA單元與DSP單元；存儲單元和存儲磁碟都與FPGA單元連接；擴展存儲單元和快閃記憶體單元都與DSP單元連接；乙太網PHY晶片與DSP單元通過SGMII接口連接；所述通道輸入單元與所述FPGA連接。本實用新型具有採集速度高、存儲容量大、通用性強、性價比高等優勢。
文檔編號G01S7/40GK202563080SQ20122021821
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月7日 優先權日2012年5月7日
發明者徐小傑, 黃可生, 林鋒 申請人:中國人民解放軍海軍702廠, 上海可訊信息技術有限公司