基于FPGA的通用网络数据采集控制器方案

项目背景及可行性分析

1. 项目名称、项目的主要内容及目前的进展情况

项目的名称：基于FPGA的通用网络数据采集控制器

项目的主要内容：开发一款通用性强的网络数据采集控制器，适合PC（windows与Unix、Linux系统）与片上系统之间的通信（片上运行软核或硬核嵌入式系统） ，提取的资源是本地控制器参数（如PID参数、射频信号幅度相位信息和误差因子等）。

目前进展的情况：目前已经实现了使用MacroBlaze软核处理器的网络通信的基本功能。通用的网路数据采集控制器的雏形基本形成，系统框架也初步定好。

2. 项目关键技术及创新点的论述；

项目的关键技术：

1）面向对象的合理的软件架构；

2）便于MicroBlaze和PowerPC同样适用的硬件结构；

3）多种网络通信协议；

4）高级语言的应用程序接口。

创新点：

众多的数据采集控制器均是针对某一个应用的具体环境而定制开发，缺乏对应用对象和适用环境方面的考虑。该通用数据采集控制器结合FPGA在数据采集与控制方面的应用，针对片上的不同系统和客户的应用环境提出一种能适应不同要求的软件架构。

3. 技术成熟性和可靠性论述：

从目前FPGA卓越的性能来看可以毫无疑问的实现通用数据采集控制器的软件需求。工业以太网以及一般网络通信方面的应用都体现了该项技术的可行性；目前较少有人将FPGA网络通信控制器在通用性方面作尝试，故该项技术处于研发探索阶段。

项目实施方案

1. 方案基本功能框图及描述

图一、MicroBlaze下控制器的硬件结构

图二、PowerPC下控制器的硬件结构

图三、软件的基本架构

2. 需要的开发平台

1)实现本方案所需要的基本功能、功能、接口

A/D、D/A能采样1MHz的中频信号，精度8-10位以上；DSP功能强劲；支持MicroBlaze和PowerPC；SRAM等。

2)所需要的目标FPGA开发平台，简述为什么需要此平台

选择Virtex-II Pro开发平台是因为项目属于计算机架构，嵌入式系统，实时操作系统，网络方面的应用， 唯Virtex-II Pro XC2VP30能够满足该设计要求。

3)是否需要其它配套的开发工具

需要配套的调试和下载工具

2.方案实施过程中需要开发的模块

1）数字PID控制器，便于最终演示调试通信可靠性依据；

2）通用网络数据采集控制器，为本设计的主题部分，实现一种通用于MicroBlaze和PowerPC的软件架构，支持多种网络通信协议与上层应用接口。

3.系统最终要达到的性能指标

在MicroBlaze和PowerPC环境下均能实现对数字控制器中有效参数的提取功能；支持多种网络通信（如LWIP、Unix、Winsock和Xilnet）；与Http和Labview之间的接口良好。

需要的其它资源

1.设计输入输出功能子板

完成数据采集与反馈控制的AD、DA扩展板，自行研制，07年11月以前验收。

2.测试设备

直流稳压电源、万用表、示波器、频谱仪、矢量信号分析仪等。

3、仿真、开发工具

MATLAB、EDK、ModelSim、Xilinx ISE等，其他的开发工具自行解决。