基于FPGA的管道內檢測器數據采集存儲系統(tǒng)設計.pdf

1、管道運輸作為一種安全、經濟運輸方式，被我國廣泛應用于天然氣、石油等能源的運輸。由于長時間的介質腐蝕和磨損，運輸管道會出現一定程度的損傷，甚至可能發(fā)生重大的泄漏事故。而管道運輸的安全關系著國家的經濟及財產的安全，所以針對這種情況，管道內檢測器的研究及發(fā)展就顯得尤為重要起來。
　　 本文針對漏磁管道內檢測器，采用當今發(fā)展迅速的FPGA，利用其高速的并行處理能力，設計實現管道內檢測數據的高速并行采集和存儲。首先，根據管道內檢測器的外部

2、結構，規(guī)劃出數據采集和存儲系統(tǒng)的總體設計方案，包括前端數據采集單元、中端數據傳輸單元和后端數據存儲單元；然后，根據系統(tǒng)的設計方案，介紹了系統(tǒng)中FPGA的選型、PCI接口實現方式、主控單片機的功能及電路、溫度記錄功能、姿態(tài)記錄功能以及FPGA的供電模塊設計和DCDC系統(tǒng)電源轉換模塊的選擇，系統(tǒng)地說明了系統(tǒng)中各功能的硬件實現方案。
　　 根據本系統(tǒng)的硬件設計，利用VerilogHDL語言編寫了包括集束器端FPGA和主控FPGA的各種

3、接口模塊邏輯及緩存模塊邏輯，實現了16×5路SPI數據并行接收，5路LVDS串行收發(fā)器高速串行傳輸以及基于PCI9054的FPGA與PC104的PCI接口通訊，并根據接口協議之間不同的數據位寬或讀寫速度，結合乒乓操作等邏輯設計技巧，設計了相應的緩存模塊，實現了不同接口之間的數據無縫緩沖。
　　 針對系統(tǒng)中存在差分信號傳輸、PCI接口傳輸等相對復雜的PCB設計，分析討論了LVDS差分信號傳輸線及PCI接口信號傳輸線的PCB設計方法