FPGA數據采集卡電子方案設計

2020-09-08 11:25:41分類(lèi):硬件開(kāi)發(fā)12092

  奧芯科技專(zhuān)業(yè)從事智能產(chǎn)品設計、電子方案開(kāi)發(fā)、電子產(chǎn)品PCBA加工的深圳電子方案公司,主要設計電子產(chǎn)品包括智能穿戴、智能出行、智能家居、智能共享、智能安防、醫療電子產(chǎn)品等開(kāi)發(fā)。下面我們來(lái)介紹一下FPGA多數據采集卡電子方案設計。
 
  FPGA多數據采集卡優(yōu)勢
  由于FPGA時(shí)鐘頻率高、內部延時(shí)小、速度快、效率高、組成形式靈活等特點(diǎn)使其在高速數據采集方面有著(zhù)DSP和單片機無(wú)法比擬的優(yōu)勢。
  FPGA多數據采集卡的數據采集系統采用模塊化設計結構,共由4類(lèi)模塊組成,各采集模塊可以互換或靈活增減,各個(gè)模塊之間采用三通式連接器相連,傳感器信號、422串行等信號輸入到對應模塊中調理采集,由主控制模塊控制統一編幀,并傳輸到雙備份存儲器中。設計方案靈活、控制簡(jiǎn)單,具有很好的實(shí)用價(jià)值。

  系統硬件設計
  數據采集記錄系統由1個(gè)主控制卡及3個(gè)數據采集卡組成,系統結構組成如下圖所示。

系統硬件設計
  主控制卡是數據采集系統的核心部分,主要包括地面測控臺長(cháng)線(xiàn)通信、各數據采集卡數據傳輸控制、數據轉發(fā)、存儲器控制等功能。3個(gè)數據采集卡可以采集72路模擬信號,各數據采集卡中的FPGA從控制模塊根據地址跳線(xiàn)模塊控制多通道切換開(kāi)關(guān),選通24路模擬信號中的某路信號后經(jīng)過(guò)16位A/D轉換器轉換為數字信號,各路信號采集完成后根據接收時(shí)序和握手信號將采集數據通過(guò)三通式可堆疊內部總線(xiàn)發(fā)送至主控制卡,再由主控制卡的FPGA主控制模塊統一編幀后傳輸到存儲器,完成了數據采集與存儲過(guò)程。

  系統邏輯設計
  主控制卡采集控制邏輯設計
  主控制卡的控制邏輯框圖如下圖所示。


主控制卡采集控制邏輯設計

  采集控制主要是由主控制卡的內部總線(xiàn)控制模塊完成,接收長(cháng)線(xiàn)控制模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的地面測控臺控制命令,并轉發(fā)給各個(gè)電壓采集卡,在采集狀態(tài)下,根據接收時(shí)序和握手信號接收各個(gè)采集卡的數據。

  數據采集卡邏輯設計
  數據采集卡控制邏輯框圖如下圖所示。


數據采集卡邏輯設計

  Bus_Ctr為數據采集卡的內部總線(xiàn)控制模塊,主要接收內部總線(xiàn)模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的命令,控制AD—Ctr的工作狀態(tài),采集狀態(tài)下,配合主控制卡,將4k_FIFO中的數據主動(dòng)送至主控制卡中,AD—Ctr模塊主要控制AD轉換時(shí)序,控制24路模擬開(kāi)關(guān)。

  模擬開(kāi)關(guān)電路設計
  多通道模擬開(kāi)關(guān)的切換是數據采集卡的重要內容,在本設計中,每塊數據采集卡都需要同時(shí)采集24路不同頻率的模擬信號,所以必須高精度、高準確度控制采樣通道地址的切換與選擇,這對于硬件與軟件的設計都提出很高的要求。硬件部分采用的模擬開(kāi)關(guān)是ADG706,此為可以選通l6路信號的芯片,由于采集通道為24路,所以每塊采集卡上需要兩片ADG706芯片,開(kāi)關(guān)量達到16X2=32>24路,滿(mǎn)足設計要求。

  PCBA加工產(chǎn)能

制造能力 PCBA服務(wù) 設備清單
4條SMT生產(chǎn)線(xiàn) 電路板類(lèi)型(盲埋孔、阻抗、厚銅、HDI) Fuji CP8 Series SMT貼片機
2條DIP插件生產(chǎn)線(xiàn) 工藝類(lèi)別(SMT/DIP) 全自動(dòng)錫膏印刷機
0201元件貼裝 ICT測試 10溫區回流焊
0.25mm BGA FCT功能測試 AOI光學(xué)檢測儀
SMT 400萬(wàn)點(diǎn)/日 BIT老化測試 波峰焊(有鉛、無(wú)鉛)
DIP 100萬(wàn)點(diǎn)/日 Box Building成品組裝 ICT測試工作臺

  PCBA工藝能力

項目 批量加工 打樣
PCBA加工SMT工藝能力 長(cháng)*寬 最小尺寸 50*30
最大尺寸 150*350 最大邊長(cháng)低于800mm
厚度 最低厚度 0.8
最高厚度 5
PCBA加工DIP工藝能力 長(cháng)*寬 最小尺寸 50*30
最大尺寸 500*350 最大邊長(cháng)低于1000mm
厚度 最低厚度 0.8
最高厚度 5
PCBA貼片加工元件規格 規格大小 最小規格 0603(0201) 0402()
最大尺寸 45*45 68*68
元件厚度 25.4
QFP封裝 最小腳距 0.4 0.3
BGA封裝 最小腳距 0.5 0.3
       

  PCBA交期說(shuō)明

項目 加工數量
少于100件 100-1000件 多于1000件
交期 少于3天 少于5天 3天開(kāi)始交貨
備注 SMT快件最快8小時(shí)交付;
 
合格率保證在99%以上;
 
交期計算從客戶(hù)資料、物料確認完畢后開(kāi)始計算

  
  公司核心業(yè)務(wù)是提供以工控電子、汽車(chē)電子、醫療電子、安防電子、消費電子、通訊電子、電源電子等多領(lǐng)域的電子產(chǎn)品設計、方案開(kāi)發(fā)及加工生產(chǎn)的一站式PCBA服務(wù),為滿(mǎn)足不同客戶(hù)需求可提供PCBA加工。
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