[实用新型]一种基于FPGA临空数据采集系统

说明书

本实用新型公开了一种基于FPGA临空数据采集系统，涉及信息采集技术领域，包含FPGA控制器模块、温度传感器、角度传感器、北斗定位模块、机载终端、SM5852气压采集模块、调理电路模块、IO端口控制模块、外部晶振模块、功率驱动模块、阀门电机、阀门、通信模块、光电耦合器、电流电压检测模块、DC/DC变换模块和电源模块。本实用新型能够可靠稳定地采集到传感器数据，并能长时间稳定地与北斗定位模块和机载终端通信，能够通过地面控制系统发送指令控制数据采集系统。

技术领域

本实用新型涉及信息采集技术领域，更具体地说，本实用涉及一种基于FPGA临空数据采集系统。

背景技术

目前已经有多种成熟的数据采集系统，主要用于工业生产、环境监测、航空航天和科学研究领域中。大部分实时数据采集系统选用DSP（Digital Signal Processing）控制器和微控制器作为控制核心，比较容易实现复杂的算法，但是它们受到信息吞吐量和带宽的限制，不能实现并行化处理，在高速大批量数据采集时有些乏力。而有极强并行处理数据能力的现场可编程门阵列器件（Field Programmable Gate Array，FPGA）备受青睐，以FPGA为控制核心的数据采集系统也日渐兴盛。FPGA具有灵活性高、可扩展性强和资源丰富的特点，而且能够应对各种形式的接口协议，使其在数据采集系统中得到广泛应用。有些FPGA是反熔丝的，可靠性能和稳定性能非常高，这类FPGA在特定宇航应用中是必选项。

地球临近空间低温、低压、高辐射，环境极端恶劣，数据采集系统的传感器和控制部件很容易受到影响而工作异常，甚至出现系统崩溃的现象。此环境下设计数据采集系统需要考虑稳定性。FPGA能够实现复杂电路，能减小电路板上因布线产生的电磁干扰。与DSP控制器和其他CPU微控制器相比，FPGA生成硬件电路的特性更具有抗干扰性。前人进行可靠性处理的方法有冗余结构设计和配置存储器的回读校验与重配置。同时数据采集系统可靠性也有合理的评估指标，例如运行环境、系统集成、人机耦合、方案成熟性及安全性。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的实施例提供一种基于FPGA临空数据采集系统，其能够可靠稳定地采集到传感器数据，并能长时间稳定地与北斗定位模块和机载终端通信，能够通过地面控制系统发送指令控制数据采集系统。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于FPGA临空数据采集系统，包含FPGA控制器模块、温度传感器、角度传感器、北斗定位模块、机载终端、SM5852气压采集模块、调理电路模块、IO端口控制模块、外部晶振模块、功率驱动模块、阀门电机、阀门、通信模块、光电耦合器、电流电压检测模块、DC/DC变换模块和电源模块；所述温度传感器、角度传感器、北斗定位模块、IO端口控制模块、机载终端、外部晶振模块和通信模块分别与FPGA控制器模块连接；所述SM5852气压采集模块通过调理电路模块连接FPGA控制器模块，所述阀门通过光电耦合器连接FPGA控制器模块，所述FPGA控制器模块通过功率驱动模块连接阀门电机；所述电源模块分别通过电流电压检测模块、DC/DC变换模块连接FPGA控制器模块。

作为本实用新型一种基于FPGA临空数据采集系统的进一步优选方案，所述温度传感器与FPGA控制器模块之间设有差动桥电路、放大滤波电路、AD转换模块；所述温度传感器依次通过差动桥电路、放大滤波电路、AD转换模块连接FPGA控制器模块。

作为本实用新型一种基于FPGA临空数据采集系统的进一步优选方案，所述电源模块包含主电源和电池。

作为本实用新型一种基于FPGA临空数据采集系统的进一步优选方案，所述FPGA控制器模块选用Altera公司的Cyclone IV E系列的EP4CE22F1717作为采集系统的控制器。

作为本实用新型一种基于FPGA临空数据采集系统的进一步优选方案，所述温度传感器采用PT100温度传感器。