多功能數據采集處理系統實現

　　A/D電路

　　高速A/D芯片的輸入端通常采用差分輸入，這種方式有以下優點：差分特性對來自電源和其他電路的外部共模噪聲源具有抑制作用;能夠抵消偶次諧波;每個差分輸入所需電壓擺幅僅為單端輸入時的50%，可以降低對電源的要求。

　　本設計中運放采用的是ADI公司的AD8138，體積非常小巧，使得A/D芯片與信號輸入點的距離可以很近，大大減少了外界噪聲的影響，是理想的驅動芯片。單端轉差分器件選用Mini-Circuits 公司的寬帶變壓器ADT1-1WT，其工作頻帶為0.4～800MHz，配合簡單的電阻網絡及濾波電容就可以完成設計任務了。

　　LTC2260的工作時鐘由FPGA提供，輸出1.8V的并行數據到FPGA進行處理，FPGA采用2.5V的I/O電壓。

　　FPGA和DSP的設計

　　本系統采用松耦合結構設計，FPGA和DSP都有其各自獨立的存儲器，DSP和FPGA之間通過LINK進行互連，DSP與FPGA之間通信通過編寫FPGA仿TS201 LINK邏輯完成，DSP還可通過LINK與外部交換數據，系統結構框圖如圖2所示。這種連接方式的優點在于：

　　(1) DSP和FPGA片間數據交換數據率更高，最高可達4GB/s;

　　(2) DSP和FGPA可以同時訪問各自的外部存儲器，系統總的存儲帶寬較大;

　　(3) DSP和FPGA訪問外部存儲器的同時可以通過LINK鏈路進行數傳通信;

　　(4) 系統硬件連線相對獨立，易實現。

　　FPGA接口設計

　　FPGA主要提供3個邏輯接口，分別為與DSP的LINK接口、外部存儲器SDRAM的接口以及系統的輸入輸出接口。與DSP的LINK接口采用IP核設計實現，接口能夠穩定工作在500MHz速度上，為FPGA和DSP之間提供4GB/s的數據傳輸能力。

　　FPGA到SDRAM接口邏輯自行設計，與DSP外部存儲器相同采用4片K4S511632M 構成64bit的256MB存儲空間。接口工作在80MHz時鐘頻率，數據率為640MB/s。

　　FPGA的輸入輸出接口連接到系統外，因此采用LVDS協議來保證信號的穩定、準確傳輸，雙向各提供32bit數據寬度，采用250MHz的板間傳輸頻率，可以提供2GB/s的傳輸能力。