激光雷達(dá)數(shù)據(jù)采集卡在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用，詳情如下：

一、采集系統(tǒng)規(guī)格

1．3通道，10bit1GSPSADC轉(zhuǎn)換器
2．模擬帶寬100MHz
3．輸入方式：單端
4．輸入阻抗50Ω
5．ENOB：9.1bits@500MHz
6．非線性失真±0.25LSB
7．SNR：44dB
8．存儲：板載1GDDR2
9．信號調(diào)理模塊,，支持PGA和AGC功能
10．大規(guī)模FPGA,，支持?jǐn)?shù)字信號實(shí)時處理,，包括三通道FFT
11．低抖動采集時鐘發(fā)生器
12．TI320C6455DSP模塊
13．RS232和RS422通信接口
14．板卡尺寸：284mm*130mm
15．外供電電源板尺寸圖如下（單位：mm）：

二、FPGA控制邏輯以及算法實(shí)現(xiàn)

2.1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如下：

2.2FPGA部分邏輯實(shí)現(xiàn)要求：

①三通道ADCADC10D1000接口設(shè)計(jì),；
②采樣時鐘配置32bitSPI接口,；
③同DSP的通信接口。

2.3FPGA算法實(shí)現(xiàn)：

2.3.1實(shí)時波形產(chǎn)生：
連續(xù)產(chǎn)生如下波形

幅度有DAC硬件放大,。

2.3.2在120Hz周期內(nèi)完成3次16K點(diǎn)的FFT處理（由外部觸發(fā)信號給出FFT的起始位置）

2.3.3FFT部分

①找出1次FFT的峰值點(diǎn),，并在峰值點(diǎn)頻率附近設(shè)置搜索范圍,；
②在搜索范圍內(nèi)找到2次FFT以及3次FFT的峰值,；
③將三次峰值點(diǎn)記錄并上傳到DSP；
④XilinxXC5VSX95T具備的FFT能力如下：

16bit數(shù)據(jù)輸入,，32k點(diǎn)FFT,，工作時鐘250MHz，需要資源為,LUT3300個,，乘法單元9個,，延遲約400us。所以,，我們按照3通道500M/s,，每秒計(jì)算360次，間隔約2.7ms,，所以當(dāng)前的FPGA完全支持3通道32kFFT實(shí)時計(jì)算,。此時輸出運(yùn)算結(jié)果數(shù)據(jù)量為2（實(shí)部虛部）x2（16bit）X32K。

2.3.4AGC部分

由于ADC輸出信號大小不一定,，我們在硬件上設(shè)計(jì)了數(shù)字PGA電路,，通過SPI總線控制增益。每次需要計(jì)算輸入信號功率,，通過濾波后,，根據(jù)功率設(shè)置動態(tài)調(diào)整增益大小。

2.3.5DSP硬件部分

設(shè)計(jì)基于TI320C6455芯片設(shè)計(jì)DSP板的硬件電路,；包括原理圖和PCB設(shè)計(jì)以及調(diào)試,。DSP主要功能，同F(xiàn)PGA接口,，按主板已經(jīng)定義的接口和大小設(shè)計(jì)PCB,。兩個RS232接口，兩個RS485接口,。

2.3.6DSP軟件部分部分

①通過接受RS485接口接收主機(jī)命令,，通過串口發(fā)送命令。
②接收FPGA輸出的峰值數(shù)據(jù)信息。
③控制系統(tǒng)電源管理,。

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