一種基于fpga的多通道隔離高速電壓和電阻采集卡的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及數(shù)據(jù)采集卡技術(shù),尤其涉及一種基于FPGA的多通道隔離高速電壓和電阻采集卡,其包括若干個(gè)數(shù)據(jù)采集通道、與每個(gè)數(shù)據(jù)采集通道對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)及電源隔離單元、FPGA芯片、用于外接上位機(jī)的通信接口;數(shù)據(jù)采集通道通過數(shù)據(jù)及電源隔離單元與FPGA芯片的數(shù)據(jù)采集端連接,F(xiàn)PGA芯片的輸出端與通信接口連接。本實(shí)用新型利用了FPGA具有同步執(zhí)行的能力,使FPGA芯片可以對(duì)若干個(gè)數(shù)據(jù)采集通道所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步化,即多個(gè)數(shù)據(jù)采集通道可以同步采集電壓數(shù)據(jù)或電阻數(shù)據(jù),從而保證了采集結(jié)果的可比性、減小采集數(shù)據(jù)的誤差、提高采集數(shù)據(jù)的效率。
【專利說明】—種基于FPGA的多通道隔離高速電壓和電阻采集卡 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及數(shù)據(jù)采集卡技術(shù),尤其涉及一種基于FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列,英 文名稱:Field — Programmable Gate Array)的多通道隔離高速電壓和電阻采集卡。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)采集卡,是指從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中采集非電量 或者電量信號(hào),然后送到上位機(jī)中進(jìn)行分析及處理的板卡。目前,數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集方 式,大多數(shù)是通過繼電器的切換而逐個(gè)接通數(shù)據(jù)采集通道,以采集全部數(shù)據(jù)采集通道的數(shù) 據(jù)。這種數(shù)據(jù)采集卡的采集數(shù)據(jù)對(duì)象單一,通常只具備采集電壓數(shù)據(jù)的功能,而且,采集通 道的數(shù)據(jù)不同時(shí),即不同步,會(huì)影響采集結(jié)果的可比性,采集數(shù)據(jù)誤差較大,采集數(shù)據(jù)效率 較低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種可保證采集結(jié)果可比性、 減小采集數(shù)據(jù)誤差、提高采集數(shù)據(jù)效率的基于FPGA的多通道隔離高速電壓和電阻采集卡。
[0004]本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn):一種基于FPGA的多通道隔離高速電 壓和電阻采集卡,包括若干個(gè)數(shù)據(jù)采集通道,還包括與每個(gè)數(shù)據(jù)采集通道對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)及電 源隔離單元、FPGA芯片、用于外接上位機(jī)的通信接口 ;所述數(shù)據(jù)采集通道通過所述數(shù)據(jù)及 電源隔離單元與所述FPGA芯片的數(shù)據(jù)采集端連接,使所述數(shù)據(jù)采集通道將采集到的數(shù)據(jù) 通過數(shù)據(jù)及電源隔離單元傳送給FPGA芯片;所述FPGA芯片的輸出端與所述通信接口連接, 使所述FPGA芯片將運(yùn)算得到的數(shù)據(jù)通過通信接口傳送給外部的上位機(jī)。
[0005]較佳地,所述FPGA芯片設(shè)置有用于存儲(chǔ)運(yùn)算得到的數(shù)據(jù)的RAM(隨機(jī)存儲(chǔ)器,英文 名稱:random access memory)單元,該RAM單元與所述通信接口連接。
[0006]較佳地,所述數(shù)據(jù)及電源隔離單元采用集成電路芯片,該集成電路芯片的型號(hào)為 ADUM5401。
[0007]較佳地,所述數(shù)據(jù)采集通道采用集成電路芯片,該集成電路芯片的型號(hào)為AD7793。
[0008]本實(shí)用新型有益效果在于:
[0009]本實(shí)用新型利用了 FPGA具有同步執(zhí)行的能力,使FPGA芯片可以對(duì)若干個(gè)數(shù)據(jù)采 集通道所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步化,即多個(gè)數(shù)據(jù)采集通道可以同步采集電壓數(shù)據(jù)或電阻數(shù) 據(jù),從而保證了采集結(jié)果的可比性、減小采集數(shù)據(jù)的誤差、提高采集數(shù)據(jù)的效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型的方框原理圖。
[0011]圖2是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集通道與數(shù)據(jù)及電源隔離單元的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0013]請(qǐng)參考圖1和圖2,本實(shí)用新型基于FPGA的多通道隔離高速電壓和電阻采集卡,包 括若干個(gè)數(shù)據(jù)采集通道1、與每個(gè)數(shù)據(jù)采集通道I對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)及電源隔離單元2、FPGA芯片 3、用于外接上位機(jī)的通信接口 4。數(shù)據(jù)采集通道I通過數(shù)據(jù)及電源隔離單元2與FPGA芯片 3的數(shù)據(jù)采集端連接,使數(shù)據(jù)采集通道I將采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)及電源隔離單元2傳送給 FPGA芯片3 ;FPGA芯片3的輸出端與通信接口 4連接,使FPGA芯片3將運(yùn)算得到的數(shù)據(jù)通 過通信接口 4傳送給外部的上位機(jī)。
[0014]具體地說,F(xiàn)PGA芯片3設(shè)置有用于存儲(chǔ)運(yùn)算得到的數(shù)據(jù)的RAM單元,該RAM單元 與通信接口 4連接,使外部的上位機(jī)可以通過通信接口 4讀取RAM單元中的運(yùn)算得到的數(shù) 據(jù)。
[0015]其中,數(shù)據(jù)及電源隔離單元2采用集成電路芯片,該集成電路芯片的型號(hào)為 ADUM5401,如圖2 (畫出其中一個(gè)數(shù)據(jù)采集通道I和與其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)及電源隔離單元2)所 示,即每個(gè)數(shù)據(jù)及電源隔離單元2是由型號(hào)為ADUM5401的集成電路芯片及其外圍電路組 成。這樣,數(shù)據(jù)及電源隔離單元2可以將所有數(shù)據(jù)采集通道I之間完全隔離,而且單芯片進(jìn) 行的隔離有助于產(chǎn)品的小型化及提高整體可靠性。
[0016]其中,數(shù)據(jù)采集通道I采用集成電路芯片,該集成電路芯片的型號(hào)為AD7793,如圖 2所示,即每個(gè)數(shù)據(jù)采集通道I是由型號(hào)為AD7793的集成電路芯片及其外圍電路組成,因 為,型號(hào)為AD7793的集成電路芯片可以進(jìn)行電壓值的AD采集,再利用其內(nèi)部的恒流源來進(jìn) 行對(duì)被測(cè)物電阻值的測(cè)量。
[0017]本實(shí)用新型的工作原理如下:由所有的數(shù)據(jù)采集通道I同步采集數(shù)據(jù),并將采集 數(shù)據(jù)的模擬量數(shù)字量(即將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)),然后,每個(gè)數(shù)據(jù)采集通道I通過與其 對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)及電源隔離單元2將數(shù)字量的信號(hào)傳送到FPGA芯片3,由FPGA芯片3對(duì)該數(shù)字 量的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算,得到正確的電壓值或電阻值,再將該電壓值或電阻值存儲(chǔ)在RAM單元 中,等待通信接口 4的讀取。
[0018]因此,本實(shí)用新型利用了 FPGA具有同步執(zhí)行的能力,使FPGA芯片3可以對(duì)若干個(gè) 數(shù)據(jù)采集通道I所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步化,即多個(gè)數(shù)據(jù)采集通道I可以同步采集電壓數(shù)據(jù) 或電阻數(shù)據(jù),從而保證了采集結(jié)果的可比性、減小采集數(shù)據(jù)的誤差、提高采集數(shù)據(jù)的效率。 例如:可以設(shè)置為16個(gè)數(shù)據(jù)采集通道1、與該16個(gè)數(shù)據(jù)采集通道I 一一對(duì)應(yīng)的16個(gè)數(shù)據(jù)及 電源隔離單元2,則16個(gè)數(shù)據(jù)采集通道I可以瞬間同步采集電壓數(shù)據(jù)或電阻數(shù)據(jù),使采集的 數(shù)據(jù)結(jié)果可比性高,且單位時(shí)間采集數(shù)據(jù)效率提高、誤差小,可對(duì)多通道輸出電源供應(yīng)器的 瞬間動(dòng)態(tài)值進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)然,本實(shí)用新型采集數(shù)據(jù)對(duì)象可在電壓、電阻之間任意切換采集。
[0019]最后應(yīng)當(dāng)說明的是,以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案,而非對(duì)本實(shí) 用新型保護(hù)范圍的限制,盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作了詳細(xì)地說明,本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換,而不脫離本 實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于FPGA的多通道隔離高速電壓和電阻采集卡,包括若干個(gè)數(shù)據(jù)采集通道, 其特征在于:還包括與每個(gè)數(shù)據(jù)采集通道對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)及電源隔離單元、FPGA芯片、用于外 接上位機(jī)的通信接口 ;所述數(shù)據(jù)采集通道通過所述數(shù)據(jù)及電源隔離單元與所述FPGA芯片 的數(shù)據(jù)采集端連接,使所述數(shù)據(jù)采集通道將采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)及電源隔離單元傳送給 FPGA芯片;所述FPGA芯片的輸出端與所述通信接口連接,使所述FPGA芯片將運(yùn)算得到的 數(shù)據(jù)通過通信接口傳送給外部的上位機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的多通道隔離高速電壓和電阻采集卡,其特征在 于:所述FPGA芯片設(shè)置有用于存儲(chǔ)運(yùn)算得到的數(shù)據(jù)的RAM單元,該RAM單元與所述通信接 口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的多通道隔離高速電壓和電阻采集卡,其特征在 于:所述數(shù)據(jù)及電源隔離單元采用集成電路芯片,該集成電路芯片的型號(hào)為ADUM5401。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的多通道隔離高速電壓和電阻采集卡,其特征在 于:所述數(shù)據(jù)采集通道采用集成電路芯片,該集成電路芯片的型號(hào)為AD7793。
【文檔編號(hào)】G01R27/14GK203414947SQ201320378801
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】吳錦來 申請(qǐng)人:東莞市銳源儀器股份有限公司