[发明专利]一种基于FPGA的脉冲波高采集实现方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的脉冲波高采集实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，根据待测量的脉冲信号的幅度分布以及实际对幅度分布的敏感程度，在人机交互设备中设置采集的电压下限MIN、电压上限MAX、总通道数m、和脉冲开始阈值V_MIN，并由此计算出每个通道的电压阈值V_1、V_2…V_m，或者自由设置每个通道的电压阈值，作为通道配置数据通过MCU的SPI通讯接口将阈值参数发送到FPGA；

步骤二，FPGA通过SPI通讯接口逻辑接收到通道配置数据，根据每个通道的电压阈值对阈值寄存器进行赋值并将通道数存到通道寄存器中，配置完成后通知MCU；

步骤三，MCU对高速模数转换芯片ADC进行配置，包括阻抗、转换速率和通道模式；

步骤四，通过人机交互设备向MCU输入采样控制参数以及采样开始信号，以便后续由MCU根据采样控制参数完成FPGA采样过程的控制；采样控制参数包括用来控制单次采样时间、采样次数、采样结果的刷新频率；

步骤五：MCU接收到采样开始信号后，判断FPGA和ADC的配置都完成后将采样开始信号发送到FPGA；

步骤六：FPGA接收到采样开始信号后，开始缓存ADC的转换数据到FIFO中，先进行脉冲峰值检测，取到峰值电压后根据阈值寄存器中的通道的电压阈值设置判断该脉冲值属于哪个通道，将对应通道的计数器加1；

步骤七：MCU将每个周期的采样结果统计为脉冲波高分布图，并转换为EXCEL表格存储到FLASH中。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二中，FPGA通过SPI通讯接口接收MCU发送的每个通道的电压 阈值V_1、V_2…V_m和通道数m后配置到相应寄存器中。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤六FPGA采样过程中，MCU按照设置的采样控制参数控制采样过程的刷新间隔、采样周期和单次采样时间，并在每个采样周期内定时读取计数器的值并实时更新到人机交互设备，并控制FPGA完成采样次数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤六中进行脉冲峰值检测利用一个状态机来实现，在初始状态下判断到输入电压值V_IN大于V_MIN后进入上升状态并将V_IN存到寄存器V_MAX中，寄存器V_MAX用于暂存当前电压的最大值，上升状态下脉冲宽度计数器MCNT开始计数，当V_IN大于V_MAX中的值时就将V_IN的值存到V_MAX中，当判断V_IN的值小于V_MAX中的值时进入下降状态，在下降状态下检测到V_IN的值小于V_MIN认为一个脉冲结束，停止下降状态，跳到判断状态，在判断状态下需要根据MCNT的值确定V_MAX中的值是否有效。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤六中，将有效的V_MAX电压缓存到脉冲峰值电压FIFO中，读出峰值电压后根据阈值寄存器中的值进行判断，得到该脉冲信号的所属的通道数，最后将这个通道的计数器加一。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤六中，当MCU读取计数器的值时，FPGA将所有通道的计数器的值送到SPI通讯接口。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤七中，将脉冲波高分布图转换为EXCEL表格存储到FLASH中供后续的分析使用。

8.一种如权利要求1至7中任一项所述方法在粒子计数器脉冲波高采集技术领域中的应用。