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基于FPGA的管道内检测器数据采集存储系统设计

更新时间：2020-03-31 21:22:21 大小：15M 上传用户：守着阳光1985查看TA发布的资源 标签：fpga管道检测器数据采集 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

管道运输作为一种安全、经济运输方式，被我国广泛应用于天然气、石油等能源的运输。由于长时间的介质腐蚀和磨损，运输管道会出现一定程度的损伤，甚至可能发生重大的泄漏事故。而管道运输的安全关系着国家的经济及财产的安全，所以针对这种情况，管道内检测器的研究及发展就显得尤为重要起来。

    本文针对漏磁管道内检测器，采用当今发展迅速的FPGA，利用其高速的并行处理能力，设计实现管道内检测数据的高速并行采集和存储。首先，根据管道内检测器的外部结构，规划出数据采集和存储系统的总体设计方案，包括前端数据采集单元、中端数据传输单元和后端数据存储单元；然后，根据系统的设计方案，介绍了系统中FPGA的选型、PCI接口实现方式、主控单片机的功能及电路、温度记录功能、姿态记录功能以及FPGA的供电模块设计和DCDC系统电源转换模块的选择，系统地说明了系统中各功能的硬件实现方案。

    根据本系统的硬件设计，利用VerilogHDL语言编写了包括集束器端FPGA和主控FPGA的各种接口模块逻辑及缓存模块逻辑，实现了16×5路SPI数据并行接收，5路LVDS串行收发器高速串行传输以及基于PCI9054的FPGA与PC104的PCI接口通讯，并根据接口协议之间不同的数据位宽或读写速度，结合乒乓操作等逻辑设计技巧，设计了相应的缓存模块，实现了不同接口之间的数据无缝缓冲。

    针对系统中存在差分信号传输、PCI接口传输等相对复杂的PCB设计，分析讨论了LVDS差分信号传输线及PCI接口信号传输线的PCB设计方法；根据系统结构，设计了集束器FPGA板卡、主控FPGA和上下连接信号板卡的PCB图。

    最后，对集束器FPGA与主探头之间的SPI传输、主控FPGA与PC104之间的PCI传输进行了硬件上的逻辑验证，验证了系统数据传输的可靠性，证明了FPGA实现高速数据采集存储系统的可行性。

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