[实用新型]基于FPGA的CMS信号采集处理系统

说明书

本实用新型公开了一种基于FPGA的CMS信号采集处理系统，包括信号采集模块和数据处理模块，所述的信号采集模块包括AD信号输入接口、AD模数芯片、AD稳压芯片和I/O接口；所述的数据处理模块包括信号处理FPGA模块、电源管理模块和传输模块。本实用新型核心数据的处理芯片采用了工业级低成本、高精度、处理速度快的FPGA数字信号处理器，能快速的完成数据运算、功耗低效率高，而且FPGA处理器资源丰富、接口多，便于连接有需求的模块和拓展更多有需要功能，并且信号采集模块和数据处理模块相互独立，便于维护。

技术领域

本实用新型涉及风力发电机组中电控系统数据处理的技术领域，具体涉及一种基于FPGA的CMS信号采集处理系统。

背景技术

目前，风电机组多处于地理环境条件恶劣、气候复杂的地区，相对于其他行业的旋转机械设备故障率较高，所以要加强对风电机组运行状态的监测。而监控风电机组的状态，必须具有数据采集处理系统。

现有的数据采集系统主要采用在一块芯片上同时集成CPU、存储器、A/D、D/A、定时/计数器等单元电路的单片机，目前应用较多的是可以实现硬件计算的数字信号处理芯片(DSP)。DSP数据采集系统具有处理速度快的优点，适用于需要高速计算的信号分析处理领域。但是由于DSP数据采集系统频繁的中断会使CPU的效率降低，影响响应速度。

近年来，FPGA（Field－Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列）等可编程器件的应用快速发展，具有集成度高、可靠性好、开发方便、功能多样和体积小等优点；并且FPGA具有高速并行运算处理数据的能力，逐渐成为了高速数据采集处理系统应用的主流芯片。

实用新型内容

本实用新型就是为了解决上述的技术问题，而提供一种适合风力发电行业机舱内振动信号采集处理的基于FPGA的CMS信号采集处理系统。

本实用新型是按照以下技术方案实现的：

本实用新型的基于FPGA的CMS信号采集处理系统，包括信号采集模块和数据处理模块，所述的信号采集模块包括AD信号输入接口、AD模数芯片、AD稳压芯片和I/O接口，AD信号输入接口连接AD模数芯片，AD模数芯片连接I/O接口，AD稳压芯片通过I/O接口与数据处理模块的连接获取工作电压，并为信号采集模块提供电源；

所述的数据处理模块包括信号处理FPGA模块、电源管理模块和传输模块，信号处理FPGA模块与信号采集模块相连接，信号处理FPGA模块还连接传输模块，传输模块连接有主机，电源管理模块连接信号处理FPGA模块，并为数据处理模块和信号采集模块提供电源。

所述的AD模数芯片采用8通道、16bit信号采集芯片，AD模数芯片具有并口和SPI串口的数据传输工作模式。

所述的AD模数芯片通过并口与数据处理模块相连接。

所述的AD模数芯片外接基准电压，基准电压由AD稳压芯片提供。

所述的信号处理FPGA模块包括FPGA芯片和外围配置的SDRAM芯片、JTAG下载接口、有源晶振、串行配置Flash芯片以及I/O接口，SDRAM芯片、JTAG下载接口、有源晶振、串行配置Flash芯片和I/O接口分别与FPGA芯片相连接，信号处理FPGA模块的I/O接口与信号采集模块的I/O接口相连通。

所述的传输模块采用USB转串口芯片，并设置有LED显示灯，LED显示灯显示串口传输数据或者接收数据的状态，传输模块采用UART通信协议。

所述的所述的电源管理模块包括USB输入模块、输入保护电路、稳压芯片和LED状态指示灯，输入保护电路连接USB输入模块并提供电压保护，USB输入模块还连接稳压芯片，稳压芯片连接信号处理FPGA模块，并分别为数据处理模块和信号采集模块提供电源，LED状态指示灯显示电压是否正常。