[发明专利]一种基于FPGA的脉冲波高采集实现方法

说明书

本发明涉及一种基于FPGA的脉冲波高采集实现方法，属于数据采集技术领域。本发明提供一种多通道脉冲采集和分析的实现方法，可以自定义在线配置多通道的电压阈值，通过数字电路实现脉冲峰值检测，提高了脉冲峰值检测模块的可移植性，可以封装为模块重复应用，适用于需要分析脉冲波高分布的场合，可应用于粒子计数器脉冲波高进行采集的场合。

技术领域

本发明属于数据采集技术领域，具体涉及一种基于FPGA的脉冲波高采集实现方法。

背景技术

很多行业对工作区的洁净度有着严格的要求，对于洁净度等级的判断依赖于粒子计数器，在信号采集的场合需要对传感器输出的脉冲信号进行波高分布分析。例如粒子计数器中就需要对某一种粒子的脉冲分布进行分析计算得到这种粒子的阈值电压，而在实现不同波高范围的脉冲进行计数时采用的方法一般是通过高速电压比较器甄别出不同波高的脉冲，原理是在电压比较器的一端输入甄别电压另一端输入脉冲信号，当脉冲信号高于该比较器的甄别电压时产生跳变沿信号，这样可以采集高于甄别电压的脉冲。但该方法无法采集更多通道的脉冲信号，由于通道数必须和电压比较器的数量相同，所以当需要进行波高分布分析时通道数很多的话采用这种方式就会需要很多的电压比较器使得电路板的面积非常大，一般解决这个问题时需要使用外接专用设备完成多通道脉冲波高采集。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：为了实现低成本高可移植性可嵌入到小型计数设备中的脉冲波高采集，设计一种多通道脉冲波高采集的实现方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于FPGA的脉冲波高采集实现方法，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-1，或者自由设置每个通道的阈值电压，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，通过人际交互设备向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中供后续的分析使用。

优选地，步骤二中，FPGA通过SPI通讯接口接收MCU发送的每个通道的阈值电压V_1、V_2…V_m-1和通道数m后配置到相应寄存器中。

优选地，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。