一种基于fpga的多通道隔离高速电压和电阻采集卡的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及数据采集卡技术，尤其涉及一种基于FPGA的多通道隔离高速电压和电阻采集卡，其包括若干个数据采集通道、与每个数据采集通道对应的数据及电源隔离单元、FPGA芯片、用于外接上位机的通信接口；数据采集通道通过数据及电源隔离单元与FPGA芯片的数据采集端连接，FPGA芯片的输出端与通信接口连接。本实用新型利用了FPGA具有同步执行的能力，使FPGA芯片可以对若干个数据采集通道所采集的数据进行同步化，即多个数据采集通道可以同步采集电压数据或电阻数据，从而保证了采集结果的可比性、减小采集数据的误差、提高采集数据的效率。
【专利说明】—种基于FPGA的多通道隔离高速电压和电阻采集卡 【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及数据采集卡技术，尤其涉及一种基于FPGA (现场可编程门阵列，英 文名称:Field — Programmable Gate Array)的多通道隔离高速电压和电阻采集卡。
【背景技术】
[0002]数据采集卡，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中采集非电量 或者电量信号，然后送到上位机中进行分析及处理的板卡。目前，数据采集卡的数据采集方 式，大多数是通过继电器的切换而逐个接通数据采集通道，以采集全部数据采集通道的数 据。这种数据采集卡的采集数据对象单一，通常只具备采集电压数据的功能，而且，采集通 道的数据不同时，即不同步，会影响采集结果的可比性，采集数据误差较大，采集数据效率 较低。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种可保证采集结果可比性、 减小采集数据误差、提高采集数据效率的基于FPGA的多通道隔离高速电压和电阻采集卡。
[0004]本实用新型的目的通过以下技术措施实现:一种基于FPGA的多通道隔离高速电 压和电阻采集卡，包括若干个数据采集通道，还包括与每个数据采集通道对应的数据及电 源隔离单元、FPGA芯片、用于外接上位机的通信接口 ；所述数据采集通道通过所述数据及 电源隔离单元与所述FPGA芯片的数据采集端连接，使所述数据采集通道将采集到的数据 通过数据及电源隔离单元传送给FPGA芯片；所述FPGA芯片的输出端与所述通信接口连接， 使所述FPGA芯片将运算得到的数据通过通信接口传送给外部的上位机。
[0005]较佳地，所述FPGA芯片设置有用于存储运算得到的数据的RAM(随机存储器，英文 名称:random access memory)单元,该RAM单元与所述通信接口连接。
[0006]较佳地，所述数据及电源隔离单元采用集成电路芯片，该集成电路芯片的型号为 ADUM5401。
[0007]较佳地，所述数据采集通道采用集成电路芯片，该集成电路芯片的型号为AD7793。
[0008]本实用新型有益效果在于:
[0009]本实用新型利用了 FPGA具有同步执行的能力，使FPGA芯片可以对若干个数据采 集通道所采集的数据进行同步化，即多个数据采集通道可以同步采集电压数据或电阻数 据，从而保证了采集结果的可比性、减小采集数据的误差、提高采集数据的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的方框原理图。
[0011]图2是本实用新型的数据采集通道与数据及电源隔离单元的电路原理图。
【具体实施方式】[0012]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0013]请参考图1和图2，本实用新型基于FPGA的多通道隔离高速电压和电阻采集卡，包 括若干个数据采集通道1、与每个数据采集通道I对应的数据及电源隔离单元2、FPGA芯片 3、用于外接上位机的通信接口 4。数据采集通道I通过数据及电源隔离单元2与FPGA芯片 3的数据采集端连接，使数据采集通道I将采集到的数据通过数据及电源隔离单元2传送给 FPGA芯片3 ；FPGA芯片3的输出端与通信接口 4连接，使FPGA芯片3将运算得到的数据通 过通信接口 4传送给外部的上位机。
[0014]具体地说，FPGA芯片3设置有用于存储运算得到的数据的RAM单元，该RAM单元 与通信接口 4连接，使外部的上位机可以通过通信接口 4读取RAM单元中的运算得到的数 据。
[0015]其中，数据及电源隔离单元2采用集成电路芯片，该集成电路芯片的型号为 ADUM5401，如图2 (画出其中一个数据采集通道I和与其对应的数据及电源隔离单元2)所 示，即每个数据及电源隔离单元2是由型号为ADUM5401的集成电路芯片及其外围电路组 成。这样，数据及电源隔离单元2可以将所有数据采集通道I之间完全隔离，而且单芯片进 行的隔离有助于产品的小型化及提高整体可靠性。
[0016]其中，数据采集通道I采用集成电路芯片，该集成电路芯片的型号为AD7793，如图 2所示，即每个数据采集通道I是由型号为AD7793的集成电路芯片及其外围电路组成，因 为，型号为AD7793的集成电路芯片可以进行电压值的AD采集，再利用其内部的恒流源来进 行对被测物电阻值的测量。
[0017]本实用新型的工作原理如下:由所有的数据采集通道I同步采集数据，并将采集 数据的模拟量数字量(即将模拟信号转换为数字信号)，然后，每个数据采集通道I通过与其 对应的数据及电源隔离单元2将数字量的信号传送到FPGA芯片3，由FPGA芯片3对该数字 量的信号进行运算，得到正确的电压值或电阻值，再将该电压值或电阻值存储在RAM单元 中，等待通信接口 4的读取。
[0018]因此，本实用新型利用了 FPGA具有同步执行的能力，使FPGA芯片3可以对若干个 数据采集通道I所采集的数据进行同步化，即多个数据采集通道I可以同步采集电压数据 或电阻数据，从而保证了采集结果的可比性、减小采集数据的误差、提高采集数据的效率。 例如:可以设置为16个数据采集通道1、与该16个数据采集通道I 一一对应的16个数据及 电源隔离单元2，则16个数据采集通道I可以瞬间同步采集电压数据或电阻数据，使采集的 数据结果可比性高，且单位时间采集数据效率提高、误差小，可对多通道输出电源供应器的 瞬间动态值进行测试。当然，本实用新型采集数据对象可在电压、电阻之间任意切换采集。
[0019]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实 用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普 通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本 实用新型技术方案的实质和范围。
【权利要求】
1.一种基于FPGA的多通道隔离高速电压和电阻采集卡，包括若干个数据采集通道， 其特征在于:还包括与每个数据采集通道对应的数据及电源隔离单元、FPGA芯片、用于外 接上位机的通信接口 ；所述数据采集通道通过所述数据及电源隔离单元与所述FPGA芯片 的数据采集端连接，使所述数据采集通道将采集到的数据通过数据及电源隔离单元传送给 FPGA芯片；所述FPGA芯片的输出端与所述通信接口连接，使所述FPGA芯片将运算得到的 数据通过通信接口传送给外部的上位机。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的多通道隔离高速电压和电阻采集卡，其特征在 于:所述FPGA芯片设置有用于存储运算得到的数据的RAM单元，该RAM单元与所述通信接 口连接。
3.根据权利要求1所述的基于FPGA的多通道隔离高速电压和电阻采集卡，其特征在 于:所述数据及电源隔离单元采用集成电路芯片，该集成电路芯片的型号为ADUM5401。
4.根据权利要求1所述的基于FPGA的多通道隔离高速电压和电阻采集卡，其特征在 于:所述数据采集通道采用集成电路芯片，该集成电路芯片的型号为AD7793。
【文档编号】G01R27/14GK203414947SQ201320378801
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】吴锦来 申请人:东莞市锐源仪器股份有限公司