在现代化电子测量与控制系统领域,高精度、多通道的数据采集与处理能力成为关键需求。本项目旨在设计并实现一套基于中科亿海微EQ6HL130_CSG484 FPGA芯片的ADC多通道采集系统,该系统集成了14位DA输出与10位AD采集功能,旨在满足复杂信号环境下的高精度、实时性数据采集与处理需求。
系统采用模块化设计思想,以FPGA为核心数据处理与控制单元,配合外部SDRAM构建高速数据缓存架构。主要功能模块包括:
数据输出模块:从片上RAM中并行读取3组(共3×4000个)数据,通过3路MS9714 DA转换器实现同步输出,输出特性为差分电流输出,满量程±10mA,分辨率高达14位,最大速率可达125MSPS。
信号采集模块:同步采集8路MS9280 AD转换器输入信号,支持10位精度数据获取,输入特性为单端电压输入,范围0-2.5V,最大采集速率35MSPS。通过硬件同步触发机制,确保通道间相位误差小于2ns,满足高精度同步采集需求。
数据缓存模块:采用512Mb SDRAM作为高速缓冲介质,设计双缓冲机制(Ping-Pong Buffer),每缓冲区容量为32M×16bit,确保数据连续性,优化数据吞吐效率。
通信接口模块:通过EXMC总线(模式B时序)与GD32微控制器进行数据交互,实现系统参数配置、同步控制及数据读取功能。EXMC接口配置为模式B时序,以匹配GD32的存储器访问特性,确保数据传输的实时性与可靠性。

FPGA核心控制:FPGA作为系统主控芯片,集成EXMC总线控制器、控制模块、DA输出引擎、AD采集引擎及SDRAM控制器五大功能模块,实现多通道DA/AD的时序控制、SDRAM管理以及接口协议转换。
高精度同步采集:通过硬件同步触发机制,确保8路AD转换器同步工作,通道间相位误差极小,满足高精度同步采集需求。
高效数据缓存:采用双缓冲设计的SDRAM缓存架构,有效解决数据连续性与吞吐效率问题,支持大数据量的实时处理。
灵活通信接口:EXMC总线接口支持高速数据传输,模式B时序配置确保与GD32微控制器的无缝对接,提升系统整体性能。
本系统广泛应用于电子测量、自动化控制、信号处理等领域,为需要高精度、多通道数据采集与处理的场景提供了高效、可靠的解决方案。其模块化设计思想、高性能的硬件平台以及优化的软件算法,使得系统具有高度的灵活性与可扩展性,能够满足不同用户的定制化需求。