[发明专利]一种基于FPGA和ARM9的电压波动与闪变测试仪

权利要求书

1.一种基于FPGA和ARM9的电压波动与闪变测试仪，包括信号预处理电路，同步A/D 转换器，FPGA和ARM微控制器系统，其特征在于：

通过信号预处理电路检测并处理4路交流电压信号，然后通过FPGA进行前期运算和AD转换电路转换处理后传输给ARM控制系统进行后期运算，得到最终运算结果，实现人机交互及网络通信功能；

所述的信号预处理电路，由电压互感器、模拟开关与运放组成的可调放大电路、以及RC低通滤波器组成，将被测电压信号变换为适合A/D量程的信号，且滤除高频成分；

所述FPGA，其内部含有43661个逻辑单元、2088 Kb的块RAM数量、以及401 Kb 的分布式RAM，该器件提供218个I/O；FPGA负责控制A/D转换器进行采样，并根据 ARM9的指令控制模拟开关对量程进行切换，采样键盘动作并将按键编码传给ARM控制器；

测试仪的核心运算由该FPGA完成，包括半波有效值计算和FFT变换，并将运算结果及波形数据传给ARM控制器进行后续处理；

所述A/D转换器，具有4通道同时采样功能，其采样速率最髙为200KSPS.16位精度，有串行和并行 2种输出方式，选±5 V或±10V输入范围用于扩展相位差测量功能，采用并口方式与FPGA连接，并选择±5 V输入范围，A/D转换器的数据与控制总线与FPGA的I/O直连；

所述ARM控制系统，运行速度为200 MHz，作为系统的控制核心，完成了操作系统初始化及各任务分配，并且对FFT的结果进行后期运算，以获得电压波动与闪变的最终结果。

2. 根据权利要求1所述的一种基于FPGA和ARM9的电压波动与闪变测试仪，其特征在于：信号预处理电路中，电压互感器选用2mA：2mA的微型互感器，可调放大电路由轨对轨集成运算放大器和4路模拟开关组成，提供4档放大倍数，以提高电压的测量范围，RC低通滤波截止频率选为3 000 Hz。

3. 根据权利要求1所述的一种基于FPGA和ARM9的电压波动与闪变测试仪，其特征在于：FPGA与ARM的连接采用总线接口，使用IP核工具在FPGA内部使用块RAM生成一个4 KB的FIFO，用来在FPGA和ARM之间传输数据。

4. 根据权利要求1所述的一种基于FPGA和ARM9的电压波动与闪变测试仪，其特征在于：ARM控制系统内置LINUX操作系统和QT图形文件系统，且支持TCP/IP网络协议栈，外扩NAND FLASH存储器，容量为128 MB；外扩DRAM芯片，容量为16 M×32 bit；外扩SPI总线FLASH芯片进行参数存储，容量为128 KB。