FPGA數據采集卡電子方案設計

　　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。 　　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。
　　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。
　　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。