基于FPGA的多通道信号发生器输出波形同步的系统及方法与流程

文档序号:23068501发布日期:2020-11-25 17:56阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于fpga的多通道信号发生器输出波形同步的系统,其特征在于,该系统包括,

fpga芯片,用于利用fpga芯片的可编程性对源波形数据进行更改,使得输出幅度近似理想幅值;

上位机,用于通过fpga芯片发送控制数据的指令和数据到fpga芯片,fpga芯片根据指令对波形数据进行控制,并对输出的数据进行变换,达到输出的波形幅度近似理论输出的实际值;同时通过上位机配置增益系数和偏移系数;

dac芯片,用于将fpga芯片输出的数字量转化为模拟信号并输出。

2.根据权利要求1所述的基于fpga的多通道信号发生器输出波形同步的系统,其特征在于,所述fpga芯片内设置有输出校准模块,输出校准模块包括,

pcie接口,用于连接上位机,上位机通过该接口发送控制数据的cmd指令给fpga芯片;

ddr接口,用于连接上位机,上位机通过该接口发送控制数据的数据给fpga芯片;

数据位宽处理单元,用于判断通过pcie接口输送的上位机配置的系数的数据位宽;

dsp单元,用于将数据位宽处理单元输送的数据系数、增益系数以及偏移系数进行数字信号处理,转化为数字量;

数据解析单元,用于将dsp单元输送的数字量进行解析并输送到dacphy层;

dacphy层,用于将数字量输送到dac芯片,dac芯片将数字量转化为模拟信号并输出。

3.根据权利要求2所述的基于fpga的多通道信号发生器输出波形同步的系统,其特征在于,所述dsp单元实现如下线性公式:

y=a*x+b;

其中,y表示经过fpga芯片内输出校准模块的校准数据;a表示增益系数;x表示源数据;b表示偏移系数;增益系数和偏移系数通过上位机进行配置。

4.根据权利要求2所述的基于fpga的多通道信号发生器输出波形同步的系统,其特征在于,所述dsp单元例化为d接口和g接口。

5.根据权利要求4所述的基于fpga的多通道信号发生器输出波形同步的系统,其特征在于,所述d接口为25bit,将源数据16bit的低位补0扩展成25bit。

6.根据权利要求4所述的基于fpga的多通道信号发生器输出波形同步的系统,其特征在于,所述g接口的增益位宽为18bit,上位机配置的增益系数直接作为dsp的g接口,无需数据位宽处理。

7.一种基于fpga的多通道信号发生器输出波形同步的方法,其特征在于,该方法是上位机通过pcie接口发送控制数据的指令和数据给fpga芯片并进行更改,fpga根据指令利用fpga芯片的可编程性对源波形数据进行控制及更改,并对输出的数据进行变换,已达到输出的波形幅度接近理论输出的实际值。

8.根据权利要求利用7所述的基于fpga的多通道信号发生器输出波形同步的方法,其特征在于,该方法具体如下:

s1、利用fpga的dsp芯片,实现如下线性公式:

y=a*x+b;

其中,y表示经过fpga芯片内输出校准模块的校准数据;a表示增益系数;x表示源数据;b表示偏移系数;

s2、通过上位机配置增益系数和偏移系数,设dac芯片输出数据的数据位宽为16bit,则偏移系数用16bit数据表示偏移参数的大小,最高位表示符号位,最高位0表示向上偏移,最高位1表示向下偏移;

s3、增益系数选用18bit的数据,最高位表示符号位,设定18’h10000表示1倍增益,增益范围为-2到2;

s4、例化的dsp单元的d接口为25bit,将源数据16bit的低位补0扩展成25bit;dsp单元的g接口的增益位宽为18bit,上位机配置的增益系数直接作为dsp单元的g接口,无需数据位宽处理;o代表偏移系数,设dsp输出结果为48bit,则g接口和d接口相乘的结果25到40位设置增益为1时为源数据,故将16位的偏移系数先最低为补25个0配置成41位有符号数,从42位根据偏移参数符号位进行扩展。


技术总结
本发明公开了一种基于FPGA的多通道信号发生器输出波形同步的系统及方法,属于信号发生器信号输出幅度校准领域,本发明要解决的技术问题为如何在输出信号时消除偏移误差和增益误差,采用的技术方案为:该系统包括FPGA芯片、上位机及DAC芯片;FPGA芯片内设置有输出校准模块,输出校准模块包括PCIE接口、DDR接口、数据位宽处理单元、DSP单元、数据解析单元及DAC PHY层。该方法是上位机通过PCIE接口发送控制数据的指令和数据给FPGA芯片并进行更改,FPGA根据指令利用FPGA芯片的可编程性对源波形数据进行控制及更改,并对输出的数据进行变换,已达到输出的波形幅度接近理论输出的实际值。

技术研发人员:张孝飞;刘强
受保护的技术使用者:济南浪潮高新科技投资发展有限公司
技术研发日:2020.08.20
技术公布日:2020.11.24
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