基于FPGA內部高速緩存的質譜數據傳輸系統設計
摘要：四極桿質譜儀與快速氣相色譜儀的聯用極大地提高了儀器的快速定性和定量能力.但是,與快速氣相色譜儀聯用的四極桿質譜儀必須具備快速質量掃描能力和很高的工作占空比,這對質譜數據傳輸系統提出了很高的要求.為減少兩次質譜掃描之間等待數據傳輸的死時間,提高四極質譜儀的工作占空比,本文提出一種基于FPGA內部高速緩存的質譜數據傳輸系統,實現外部SDRAM和以太網口之間的數據實時傳輸.在FPGA中設立了2個容量為1M的高速緩存,高速A/D采集得到的質譜數據首先被存儲在內部RAM中,然后通過時序調度將數據分塊傳輸至高速緩存SDRAM中,進一步輪流訪問高速緩存并將數據通過以太網口傳輸至上位機.本文中的主控制器FPGA選用Altera公司的EP4CE30F23C7,外部SDRAM則采用ISSI公司的IS42S16160G,基于AlteraSOPCBuilder設計了SDRAM和RAM控制、Avalon總線控制器和主從設備控制端口.仿真及實驗結果表明,本控制系統將四極桿質譜的數據傳輸死時間由以前的100ms縮短到10ms,四極桿質譜儀的工作占空比由50%提升至90%以上,同時大幅提升了四極桿質譜的掃描速率.
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