基于FPGA的TIADC高速數(shù)據(jù)獲取與處理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)的中期報告

基于FPGA的TIADC高速數(shù)據(jù)獲取與處理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)的中期報告中期報告一、前言此次課題為基于FPGA的TIADC高速數(shù)據(jù)獲取與處理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，本文為中期報告，主要介紹課題的進展情況和下一步工作計劃。二、研究現(xiàn)狀和任務分析現(xiàn)代通信、廣播、雷達等一些領域存在著需要高速、高分辨率采集模擬信號的需求。為此，TIADC（Time-InterleavedAnalog-to-DigitalConverter）技術應運而生，能夠快速、精確地采集模擬信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。因此，實現(xiàn)一個高效、可靠、高速的TIADC系統(tǒng)對于這些領域的應用具有非常重要的意義。本課題的研究對象是TIADC系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn)，包括高速采樣、數(shù)據(jù)處理和存儲等方面。其中，主要任務包括：1.硬件電路設計：設計TIADC系統(tǒng)的硬件電路，包括時鐘控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和存儲等模塊。本課題使用的FPGA為XilinxVirtex-7，TIADC采樣率為4GHz，采樣位數(shù)為14位。2.軟件程序設計：設計FPGA的軟件程序，包括硬件描述語言的編寫和調(diào)試，以及開發(fā)FPGA的驅(qū)動程序，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和處理功能。3.系統(tǒng)測試與優(yōu)化：完成硬件與軟件的集成，進行系統(tǒng)測試與調(diào)試，并對TIADC系統(tǒng)進行性能優(yōu)化和改進。三、工作進展目前，本課題的研究已經(jīng)完成了硬件電路的設計，包括時鐘控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和存儲等模塊。具體包括：1.時鐘分頻電路的設計：對于采樣率為4GHz的TIADC，需要使用2GHz的時鐘對信號進行采樣。因此，需要使用PLL對頻率進行倍頻，最終獲得4GHz的采樣時鐘。同時，還需要對時鐘進行分頻，獲得用于量化的時鐘和用于控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器的時鐘。2.數(shù)據(jù)采集電路的設計：TIADC系統(tǒng)采用時分復用的方式對模擬信號進行采樣。本課題采用分時復用的方式，即將模擬信號分成4路，分別由4路子芯片進行采樣。每個子芯片內(nèi)部有一個14位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并通過LVDS接口輸出。3.數(shù)據(jù)處理電路的設計：對于采集的數(shù)據(jù)進行處理，包括對數(shù)據(jù)進行濾波、去除偏移和增益控制等。其中，濾波采用FIR濾波器，去除偏移和增益控制采用算法進行實現(xiàn)。4.數(shù)據(jù)存儲電路的設計：對于處理后的數(shù)據(jù)進行存儲，包括存儲結構的設計和控制電路的設計。本課題采用DDR3SDRAM作為主存儲器，控制電路采用基于AXI協(xié)議的存儲器控制器。此外，還完成了一部分硬件描述語言代碼的編寫和測試，包括時鐘控制、數(shù)據(jù)采集和處理的模塊。四、下一步計劃在完成硬件設計的基礎上，下一步工作主要包括：1.FPGA軟件程序設計：基于硬件電路設計，完成FPGA的軟件程序設計。主要包括對硬件描述語言的編寫和調(diào)試，以及開發(fā)FPGA的驅(qū)動程序，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和處理功能。2.系統(tǒng)集成與測試：完成硬件與軟件的集成，進行系統(tǒng)測試與調(diào)試。測試內(nèi)容包括對采樣率、量化精度、濾波效果、存儲性能等指標進行測試，優(yōu)化系統(tǒng)性能并進行改進。五、結論本中期報告介紹了本課題的研究對象和任務，以及工作進展和下一步計劃?；贔PGA的TIADC