基于fpga的x光检测设备的多路数据采集装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提出基于FPGA的X光检测设备的多路数据采集装置，包括2-16路数据采集通路采集X光检测设备的信号输出端，每路数据采集通路包括一路X光检测设备的模拟输出信号及相应连接的AD模数转换单元，AD模数转换单元的输出连接至FPGA控制的对应FIFO存储单元，FPGA的多路数据选通单元以及数据传输单元将FIFO中的数据输出到多路选通器中，多路选通器由FPGA的时序控制开通和关断，将采集到的数据按时序按顺序逐一输出到数据传输单元，同一时间只选通一路数据输出。本实用新型使每一路所采集的数据都对应一个专用FIFO做为存储装置，取代外部接收的数据存储芯片；具有生产成本较低，减少系统复杂度，提高使用率的特点。
【专利说明】基于FPGA的X光检测设备的多路数据采集装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及X光安检及医疗检测设备中的多路数据采集装置。
【背景技术】
[0002]传统的数据采集装置通常由可编程逻辑阵列FPGA作为系统控制核心，同时配以数模转换AD转换器，外部存储电路及数据传输电路构成。而现如今，核心系统的发展越来越快，同时实际工程对系统的利用率以及生产成本有着越来越高的要求，传统的数据采集装置存在的弊端也逐渐显露出来。
[0003]专利号为ZL200520103263.1的实用新型专利就公开了一种VGA数据采集卡，该实用新型涉及一种基于FPGA电路、模拟/数字信号A/D转换器、存储电路、外设部件互连标准PCI总线桥芯片及外接接口电路的设计，基于该设计下的系统，存在以下缺陷:
[0004]I)该系统需要外接SDRAM来作为数据存储，由FPGA控制数据的写入以及读取；增加了系统控制的复杂度；
[0005]2)由于需要数据的存入以及读出，相比较直接传输的系统，其实时性较差；
[0006]3)数据上传速度较慢；
[0007]4)要配置专门的SDRAM芯片，增加了系统成本；
[0008]5)对于多路数据的采集并将数据存储至SDRAM，Flash等外部存储芯片，增加了对整个系统时序控制的要求。
【发明内容】
[0009]本实用新型的目的是，提出一种基于FPGA的X光检测设备的多路数据采集装置，结合X光机等数据采集装置的特点，利用FPGA片内SRAM资源固化成FIFO作为数据采集装置的存储装置，取代外部接收的数据存储芯片。能有效的减少数据采集装置外部电路连接的复杂度，降低系统成本，同时相对提高整个数据采集装置的利用率。
[0010]本实用新型的技术方案是，一种基于FPGA的X光检测设备的数据采集装置，包括2-16路数据采集通路采集X光检测设备的信号输出端，每路数据采集通路包括一路X光检测设备的模拟输出信号及相应连接的AD模数转换单元，AD模数转换单元的输出连接至FPGA控制的对应FIFO存储单元，FPGA的多路数据选通单元以及数据传输单元将FIFO中的数据输出到多路选通器中，多路选通器由FPGA的时序控制开通和关断，将采集到的数据按时序按顺序逐一输出到数据传输单元，同一时间只选通一路数据输出。
[0011]所述模拟信号包括X光信号和转换的电信号；其过程是将X光信号通过光电转换模块转换为对应的电信号，再将电信号经过放大等前端处理后输出。
[0012]装置用于对X光安检及医疗检测设备的数据采集，所采用的整个采集装置中并不叠加外部存储芯片，而根据实际采集路数和采集量利用FPGA和FPGA的制造商Altera公司的IP核来实现对每一路的数据存储。
[0013]本实用新型对每一路数据采集通路都设立了独立的FIFO作为数据存储，且这些FIFO并不依赖于外部存储芯片来实现，而由FPGA固化而成，其次因为使每一路数据采集信道都对应一个独立的FIFO，减少了传统FPGA芯片对存储芯片的先寻址再读取的操作。所述的对每一路数据采集通路都设立独立的FIFO作为数据存储；利用了 Altera公司的IP核，FPGA调用FIFO使其对应于每一条数据采集通路，经过AD转换后的数据与FIFO的数据输入端通过IO接口相连，同时FPGA通过判断每路对应的FIFO的空满，将FIFO中的数据输出到多路选通器中实现。
[0014]本实用新型通过计算数据采集卡每秒需要存储的数据以及结合多路数据采集的特性，采用了固化FPGA内部SRAM为FIFO，每一路数据采集装置对应一个FIFO分别做存储。通过这种方法能让每一路数据分别存放在对应存储器，在选用时可以很方便的读取，同时因为利用了片内资源区固化FIFO，不需要再外加SDRAM或Flash芯片，一方面节约了实际设计成本，另一方面更快捷方便，省去了如对传统存储芯片先选地址在读/写内容的复杂使用。
[0015]本实用新型的有益效果是:随着FPGA芯片技术的发展，FPGA内置基于SRAM的存储容量及时钟频率都有了显著提升，利用硬件描述语言合理配置芯片的设计，将会带来更高效更经济的成果。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的数据采集装置结构框图；
[0017]图2为本实用新型利用Altera IP核在FPGA中固化出的FIFO图。
【具体实施方式】
[0018]为了更清楚的阐述本实用新型的特点及效果，以下结合附图对本实用新型进行详细说明。注意，本实用新型不仅仅局限于本实例，而具有普遍性。
[0019]如图1所示，本实用新型主要由FPGA(采用Altera公司的FPGA的型号是CYCLONEIVFPGA EP4CE115F29C7等)系统控制模块、AD转换模块、FIFO数据存储模块以及数据传输模块组成。图1中模拟信号(I)?(4)在同一时间下进行同步采集，分别进入到A/D转换芯片内部(5)?(8)同时做AD转换的处理，使用这种设计能在采集及转换速率上有很大的提升，传统的数据采集装置一般会将经过A/D转换芯片转换后的数据存入外部存储芯片，但本实用新型结合所采数据量大小和处理数据速率要求，对安检及医用X光检测设备的数据采集装置提出了用FPGA (9)内部固化出的FIFO (10)?(13)来作为每一路数据的存储单元，具有高效，易排列的特点。存储至FIFO (10)?(13)后，利用FPGA (9)的高主频特性,经过数据传输电路(14)上传至数据终端。完成对多路数据的采集。
[0020]如图2所示，基于FPGA的嵌入式技术结合Altera的IP核，可用FPGA芯片内部固化出存储单元FIF0，且自由的配置每一路数据输入对应一个FIF0，在FPGA的控制下完成对多路数据的存储，数据排列等工作，应用于类似X光安检机一类的非大容量采集装置而言，较之传统的累加外部SDRAM或Flash等存储芯片有着显著的优势。
[0021]如图1，模拟信号经过A/D转换芯片转换后变为数字信号分别进入到各自对应的FIFO中进行数据存储。FIFO是先入先出的数据存储器，可以将采集到需要存储的数据按序排列，再按序列读出，不需要外界寻址读写。FIFO中的读空请求和写满请求通过内部信号连接线通知FPGA，并配合通过GPIO进行连接的读请求和写请求进行相应的读写控制并配合可调的写入时钟和读出时钟对数据的存储和读取进行相对自由的控制。当个FIFO完成存储后，只需控制FPGA中多路选通器单元对需要输出的数据进行顺次启动和关断，就能较好的实现按次按序的输出采集到的数据，而不需要复杂的重排和选址，大大提高采集效率。
[0022]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于FPGA的X光检测设备的多路数据采集装置，其特征是包括2-16路数据采集通路采集X光检测设备的信号输出端，每路数据采集通路包括一路X光检测设备的模拟输出信号及相应连接的AD模数转换单元，AD模数转换单元的输出连接至FPGA控制的对应FIFO存储单元，FPGA的多路数据选通单元以及数据传输单元将FIFO中的数据输出到多路选通器中，多路选通器由FPGA的时序控制开通和关断，将采集到的数据按时序按顺序逐一输出到数据传输单元，同一时间只选通一路数据输出。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的X光检测设备的多路数据采集装置，其特征是每一路数据采集通路都设立了独立的FIFO作为数据存储。
【文档编号】G05B19/042GK203773270SQ201420053446
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】王永跃, 刘春毅, 张研 申请人:南京康众光电科技有限公司