[发明专利]一种基于FPGA的AD7609多通道模拟信号同步采集系统

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的AD7609多通道模拟信号同步采集系统，包括：FPGA芯片、OPA2227芯片、AD8139芯片、AD7609芯片、串口芯片和上位机；三个所述OPA2227芯片分别与三个AD8139芯片电气连接形成三个模拟信号输入通道，三个所述AD8139芯片同时与AD7609芯片电气连接，所述AD7609芯片、FPGA芯片、串口芯片和上位机依次电气连接；本发明通过优化的系统硬件电路设计，并对FPGA进行硬件编程，接收外部多路模拟电流信号，能够同步采集多路模拟信号。

技术领域

本发明涉及模拟信号采集技术领域，具体涉及一种基于FPGA的AD7609多通道模拟信号同步采集系统。

背景技术

模拟信号与数字信号之间的相互转换具有重要意义，数字信号具有结构简单、抗干扰性强、稳定性好、易于实现大规模集成等优点，用数字信号来处理模拟信号在信号处理、传输、存储等方面具有明显优势。随着集成电路工艺及技术的迅速发展，数字电路的性能不断提高，集成度及规模越来越大，成本不断降低，用数字信号来处理模拟信号已非常普遍。

现有的模拟信号采集方法大多为单个采集芯片形成的单通道模拟信号采集(如：ADS1210模/数采集芯片)，如果要实现多通道模拟信号同步采集，需要多个采集芯片集成、电路设计复杂、成本较高、且无法实现严格意义的多通道同步采集。现有的多通道模拟信号采集方法中，一般选用单端信号输入(如：ADS1258模/数采集芯片)，相比于差分信号，抗干扰性差，需考虑地势差问题，易受外界电磁干扰，功耗较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于FPGA的AD7609多通道模拟信号同步采集系统，通过优化的系统硬件电路设计，并对FPGA进行硬件编程，接收外部多路模拟电流信号，能够同步采集多路模拟信号。

本发明的技术方案为：一种基于FPGA的AD7609多通道模拟信号同步采集系统，包括：FPGA芯片、OPA2227芯片、AD8139芯片、AD7609芯片、串口芯片和上位机；

三个所述OPA2227芯片分别与三个AD8139芯片电气连接形成三个模拟信号输入通道，三个所述AD8139芯片同时与AD7609芯片电气连接，所述AD7609芯片、FPGA芯片、串口芯片和上位机依次电气连接；

采集时，三个OPA2227芯片分别接收三路模拟电流信号，三个OPA2227芯片分别对相应的模拟电流信号进行滤波和运算放大，从而将三路模拟电流信号转化为对应的单端电压信号Vx、Vy和Vz，并传输给对应的AD8139芯片，三个AD8139芯片同时接收三路模拟地信号，进而对三路单端电压信号进行差分增益配置，从而将其转化为对应的三路差分电压信号并传输给AD7609芯片；AD7609芯片接收到三路差分电压信号后与FPGA建立并行模/数转换连接；同时，上位机通过串口芯片向FPGA芯片发送同步采集信号，FPGA芯片接收同步采集信号，根据AD7609芯片的并行采集时序，对三路差分电压信号进行采集，并通过串口芯片将数字采集结果发送给上位机。

优选地，所述三路模拟电流信号分别由三路加速度计输出端输出。

优选地，所述三路模拟地信号分别由三路加速度计供电地端提供。

优选地，所述AD7609芯片的引脚OS0～OS2，CONVSTA，CONVSTB，RESET，RD，CS，BUSY，FRSTDATA，DB0～DB15，Vx+，Vx-，Vy+，Vy-，Vz+，Vz-及串口芯片引脚RO，DI分别与FPGA芯片的三十四个I/O引脚相连；所述AD7609芯片并行采集的差分模拟输入范围为±5V，逻辑驱动电压为3.3V，控制单个CONVST信号实现八通道同步转换，过采样率设定为16，采用CS和RD分离的方式，同时依据AD7609芯片生成的并行采集时序编写Verilog HDL程序实现AD7609的并行采集。

有益效果：