[发明专利]一种基于FPGA的云粒子信号采集与数据传输装置及方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的云粒子信号采集与数据传输装置包括模拟量采集单元、FPGA处理器、串口通信模块、时钟生成模块和电源模块，其中模拟量采集单元、FPGA处理器和串口通信模块依次连接，所述的串口通信模块与外部上位机连接；所述模拟量采集单元、时钟生成模块、电源模块和串口通信模块一端分别与FPGA处理器连接；所述模拟量采集单元包括光电信号转换模块、信号处理模块和AD转换模块，所述的信号处理模块和AD转换模块连接；所述AD转换模块与FPGA处理器连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的云粒子信号采集与数据传输装置，其特征在于：所述的时钟发生模块采用的有源晶振频率为50MHz。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的云粒子信号采集与数据传输装置，其特征在于：所述的光电信号转换的运算放大器采用OPA657。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的云粒子信号采集与数据传输装置，其特征在于：所述的信号放大电路的运算放大器采用LT6203。

5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的云粒子信号采集与数据传输装置，其特征在于：所述的单端变差分信号的运算放大器采用AD8138。

6.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的云粒子信号采集与数据传输装置，其特征在于：所述的AD转换模块采用双路12位的高速AD转换器AD9238。

7.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的云粒子信号采集与数据传输装置，其特征在于：所述的FPGA处理器采用ALTERA公司Cyclone II系列的EP2C35F672C8。

8.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的云粒子信号采集与数据传输装置，其特征在于：所述的串口通信模块与外部上位机通过RS232串口通讯协议连接，实现两者之间相互数据的传递。

9.一种基于权利要求1所述的一种基于FPGA的云粒子信号采集与数据传输装置的方法，包括以下步骤：

步骤1，将云粒子散射光信号经由传感器感知后输入光电转换后转化为电压信号输出；

步骤2，转化后的电压信号输入信号处理模块进行放大、滤波、整形等处理后，再输入差分运算放大器转化为差分信号输出至AD转换模块；

步骤3，AD转换模块在采样时钟作用下对接收到的差分信号进行实时采样，将其转化为数字信号后输出至FPGA处理器；

步骤4，FPGA处理器在工作时钟作用下对接收到的数字信号进行处理，并对信号处理结果进行初步的统计和存储；

步骤5，FPGA处理器在收到外部上位机通过串口通信模块发送的数据发送指令后，会通过串口通信模块将统计和存储的数据以一定的数据格式传输给外部上位机进行数据处理、显示和存储。