一种基于FPGA高速率分布式传输的红外测温装置的制作方法

本实用新型涉及一种红外测温装置，特别涉及一种基于FPGA高速率分布式传输的红外测温装置。

背景技术：

常规的温度测量应用于工业生产过程中时，无法满足远距离的信号传输，在日常的温度测量过程中最为常用的是红外温度测量。温度是现代工业生产过程中重要的参数，直接影响生产的效率和质量。目前对一些危险行业，对温度的测量，需要能够高速率的进行远程传输，从而达到对温度的有效监测。但是目前红外测温装置很难支持数据的远程传输，如果有远程传输的需求，需要借助第三方设备进行实现，从而其传输速率和稳定性都比较低，不能满足对数据的实时高速率传输。

而FPGA(Field－Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

本申请提出一种基于FPGA的技术，高速存储器和万兆以太网对数据进行实时存储和高速率的远程传输的红外测温装置。本装置可以实现温度值的实时高速率远程传输，可以通过上位机对数据的传输模式进行灵活的配置，从而实现用户对数据的远程传输。本装置采用万兆以太网口作为传输介质，保证了数据的无丢失高效的远程传输。

技术实现要素：

本申请提出一种基于FPGA的技术，高速存储器和万兆以太网对数据进行实时存储和高速率的远程传输的红外测温装置。本装置可以实现温度值的实时高速率远程传输，可以通过上位机对数据的传输模式进行灵活的配置，从而实现用户对数据的远程传输。本装置采用万兆以太网口作为传输介质，保证了数据的无丢失高效的远程传输。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

该红外测温装置数据核心处理单元FPGA，DDR3存储芯片，万兆以太网口芯片以及一些控制电路。晶振提供40MHz的时钟频率，在核心处理单元通过PLL对时钟进行倍频，从而提供高达600MHz频率的工作时钟，满足FPGA的工作需求。

PC机可以通过UART接口对核心处理单元进行程序的烧录，程序可以存储到Flash芯片，可以保证该装置掉电，程序不会丢失。该装置也有相应的配置按键，用于选择工作模式和控制复位。

用户可以动态配置FPGA，分配内存空间用于存储AD传输过来的温度数值。温度数值可以分区间的存储到2个DDR3内存空间。不同的存储空间可以配置不同的万兆以太网口，以完成对数据的分布式记忆传输。

用户可以设置期望温度的最小值，最大值和检测时间间隔，可以对不属于最小值和最大值区间的温度值，进行指定地址空间的存储。然后通过以太网口进行传输，接收方可以对超过期望的温度值进行实时接收和分析。万兆以太网口可以通过MAC地址的设置，实现温度值点对点的高效且无丢失的保密性传输。

本申请给出了一种基于FPGA高速率分布式传输的红外测温装置，包括探头、AD转换器、FPGA、万兆以太网口、DDR3存储芯片、UART接口、FLASH芯片和晶振模块。

更进一步，所述UART接口与FPGA双向连接，FPGA经过UART接口与PC机双向连接，待测物体与探头的输入端连接，探头的输出端信号连接AD转换器的输入端、AD转换器的输出端与FPGA信号连接。

更进一步，所述FPGA的芯片选型为EP3C16M164C7。

更进一步，FPGA与晶振模块连接，晶振模块中的晶振时钟频率为40MHZ。

更进一步，FPGA的输出端连接万兆以太网口，所述万兆以太网口的数量设置为4个。

更进一步，所述红外测温装置包括应用于储存程序和数据的FLASH芯片和DDR3存储芯片，其中所述FLASH芯片和DDR3存储芯片与FPGA双向连接，DDR3存储芯片数量设置为两个。

更进一步，红外测温装置支持以下几种数据传输模式：

(1)数据通过任何一个网口的实时传输，或者几个网口同时传输。

(2)数据的记忆模式传输：

数据可以同时存储到存储器的不同地址空间，不同的地址空间可以分配不同的以太网口，从而实现数据的分布式传输；

数据可以顺序的存储到存储器的不同地址空间，不同的地址空间可以分配不同的以太网口，或者相同的地址空间分配不同的以太网口，从而实现数据的分布式传输。

本申请可以实现温度值的实时高速率远程传输，可以通过上位机对数据的传输模式进行灵活的配置，从而实现用户对数据的远程传输。本装置采用万兆以太网口作为传输介质，保证了数据的无丢失高效的远程传输。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是红外测温装置硬件结构图

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参见图1，本申请给出了一种基于FPGA高速率分布式传输的红外测温装置，包括探头、AD转换器、FPGA、万兆以太网口、DDR3存储芯片、UART接口、FLASH芯片和晶振模块。

更进一步，所述UART接口与FPGA双向连接，FPGA经过UART接口与PC机双向连接，待测物体与探头的输入端连接，探头的输出端信号连接AD转换器的输入端、AD转换器的输出端与FPGA信号连接。

更进一步，所述FPGA的芯片选型为EP3C16M164C7。

更进一步，FPGA与晶振模块连接，晶振模块中的晶振时钟频率为40MHZ。

更进一步，FPGA的输出端连接万兆以太网口，所述万兆以太网口的数量设置为4个。

更进一步，所述红外测温装置包括应用于储存程序和数据的FLASH芯片和DDR3存储芯片，其中所述FLASH芯片和DDR3存储芯片与FPGA双向连接，DDR3存储芯片数量设置为两个。

该红外测温装置数据核心处理单元FPGA、DDR3存储芯片、万兆以太网口芯片以及相应的控制电路。晶振模块提供40MHz的时钟频率，在核心处理单元通过PLL对时钟进行倍频，从而提供高达600MHZ的高频率工作时钟，满足FPGA的工作需求。

PC机可以通过UART接口对核心处理单元进行程序的烧录，程序可以存储到Flash芯片，可以保证该装置掉电，程序不会丢失。该装置也有相应的配置按键，用于选择工作模式和控制复位。

用户可以动态配置FPGA，分配内存空间用于存储AD传输过来的温度数值。温度数值可以分区间的存储到2个DDR3存储芯片的内存空间。不同的存储空间可以配置不同的万兆以太网口，以完成对数据的分布式记忆传输。

用户可以设置期望温度的最小值，最大值和检测时间间隔，可以对不属于最小值和最大值区间的温度值，进行指定地址空间的存储。然后通过以太网口进行传输，接收方可以对超过期望的温度值进行实时接收和分析。万兆以太网口可以通过MAC地址的设置，实现温度值点对点的高效且无丢失的保密性传输。

实施例二

红外测温装置支持以下两种数据传输模式：

(1)数据通过任何一个网口的实时传输，或者几个网口同时传输。

(2)数据的记忆模式传输：

数据可以同时存储到存储器的不同地址空间，不同的地址空间可以分配不同的以太网口，从而实现数据的分布式传输；

数据可以顺序的存储到存储器的不同地址空间，不同的地址空间可以分配不同的以太网口，或者相同的地址空间分配不同的以太网口，从而实现数据的分布式传输。

如上所述，可较好的实现本实用新型。对于本领域的技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出不同形式的红外测温装置并不需要创造性的劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和变型仍落入本发明的保护范围内。