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基于以太网的远程数据采集系统

2018-11-05 10:03:54      点击:


主要内容:课题研究的基于以太网的嵌入式数据采集系统,通过设计MicroBlaze IP核,将ADC控制器,以太网控制器,以及其它I/O设备接口控制封装成一个可运行系统,能够简单的对输入的模拟数据信号进行采集,并希望将现场采集到的实时数据通过以太网直接传送到内嵌的Web页面上。


项目关键技术及创新点的论述;
项目关键技术:MicroBlaze IP设计,ADC驱动,模数转换控制,网络传输协议,操作系统裁减和移植


项目的创新点:将工业以太网技术、嵌入式Web Server技术、CGI技术、动态网页技术应用于嵌入式状态监测与故障诊断装置中,用户通过URL就可以随时查看现场设备的运行情况和报警信息,与传统监控装置相比,提高了监控的实时性,缩短了检修时间,节省了检修费用,真正实现了维修制度从事故维修、定期维修向视情维修的转变。


技术成熟性和可靠性论述:
FPGA的硬件体系结构的设计大多采用高速的接口技术和总线规范,具有较高的I/O能力,这为系统能在以太网下进行高速的数据传输提供了良好的基础,同时它具备很好的可编程性,编程模式简单,并且由于FPGA具备高度的集成性,我们可以极为灵活的设计系统组成。


在数据采集方面, 当前,越来越多的通信系统工作在很宽的频带上,对于保密和抗干扰有很高要求的某些无线通信更是如此,随着信号处理器件的处理速度越来越快,数据采样的速率也变得越来越高,在某些电子信息领域,要求处理的频带要尽可能的宽、动态范围要尽可能的大,以便得到更宽的频率搜索范围,获取更多的信息量。因此,通信系统对信号处理前端的A/D采样电路提出了更高的要求,即希望A/D转换速度快而采样精度高,以便满足系统处理的要求。


项目实施方案
1.方案基本功能框图及描述
用框图的方式并加以简单的描述简述实施本项目的技术方案。



A/D采样电路采集到的信号,通过信号放大器和模拟转换器转换成14-bit的数字信号,这其中,FPGA的作用是提供始终频率,并且控制放大和转换器的相互协调工作。然后将数字信号通过以太网传送到Web服务器上面,用户可以通过网络实时的监控远程的现场状况 。


2.需要的开发平台
本方案需要实现数据采集,采用动态的模数转换。接口设计:IDE接口。平台需求:Spartan 3E初级板,ModelSim,XilinxISE8.1i,EDK等。


3.方案实施过程中需要开发的模块
具体模块包括:
(1)逻辑设计和MicroBlaze IP模块
(2)uclinux移植和A/D驱动模块
(3)BOA的移植和网页模块
(4)TCP/IP 通讯模块
(5)数据采集模块


4.系统最终要达到的性能指标
用户通过登录互联网,输入设备IP,能对现场的数据进行实时监控来了解设备的运行状况。


需要的其它资源
1.设计输入输出功能子板
图象采集信号放大电路、键盘输入扩展板。


2.测试设备
包括万用表、数字示波器、逻辑分析仪等常用设备。


3.仿真、开发工具
仿真工具用Modelsim,开发工具包括ISE、Matlab等。