FPGA在高速AD转换中的作用和实现方式
eeskill 2023-11-24

在高速的AD转换中,FPGA以其高速的处理能力,并行的运行结构,丰富的IO资源,往往承担者不可替代的作用。


下面给出一个实际的设计方案。


AD芯片的时钟为25M,FPGA内部系统时钟频率为100M,FPGA内部处理AD数据的处理模块需要8个时钟周期才能处理完一个数据。


根据上述给出的条件,我们可以知道。按正常思路设计方案,肯定会造成AD数据的丢失,为什么会丢失数据,试想一下,FPGA处理一个数据需要8个时钟周期,才能采集下一个数据,这样算下来AD需要的时钟是12.5M,而给定的AD时钟是25M,所以肯定会漏掉数据。


根据分析,可以采用乒乓操作通过缓存降低数据采样率。


乒乓操作如下图:



具体乒乓操作为什么能够降低数据速率,这里将不做详细介绍。


以上方案可以满足上述处理AD数据的需求。


紧接着继续增加需求条件,要求数据处理需要连续,不能打乱顺序,前面数据的处理会影响后续数据处理。这样乒乓操作将不适合,具体原因,读者可以自己想一下(乒乓操作会以数据块打乱数据顺序)。


根据上述条件,设计方案需要修改。可以外加存储器,FPGA片上存储器资源有限。



添加SDRAM提高存储速度和存储量。


继续添加需求,如果AD数据连续不断,那么势必是造成SDRAM溢出。那么上述设计方案也不可采取了。


最后根据条件,数据需要连续处理,后面数据的处理要根据前面数据的处理状态决定,而且数据连续不断。


为了满足时序要求,并且不能遗漏数据,重新对方案进行设计。



将数据处理模块分成几个小的处理模块。不仅降低数据处理速率,同时个处理模块之间相互联系,后续数据处理能够知道前面数据处理的状态。最终将处理后的数据顺序输出即可。

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