基于FPGA的數(shù)據(jù)采集及顯示

摘 要： 在電力系統(tǒng)諧波分析中，模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)電路是影響系統(tǒng)檢測性能的主要環(huán)節(jié)之一。基于NiosII的諧波分析系統(tǒng)具有邏輯控制能力強(qiáng)、信號(hào)處理實(shí)時(shí)性高、系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。以Altera公司的DE2開發(fā)板為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了采樣電路的硬件設(shè)計(jì)；在Quartus II 中用Verilog HDL語言完成了與FPGA的接口設(shè)計(jì)，并最終實(shí)現(xiàn)VGA顯示。
關(guān)鍵詞： ADC；NiosII；FPGA；諧波分析；VGA

　諧波是電力系統(tǒng)的一大公害，消除諧波污染，把諧波含量控制在允許范圍內(nèi)，已經(jīng)成為主管部門和用電單位的共同奮斗目標(biāo)。而要消除電網(wǎng)中的諧波，首先就要對(duì)諧波進(jìn)行準(zhǔn)確測量，諧波測量工作已經(jīng)越來越引起人們的關(guān)注[1]。A/D轉(zhuǎn)換電路是電力系統(tǒng)諧波測量中必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是電力系統(tǒng)諧波測量系統(tǒng)前端的核心。
　FPGA因具有強(qiáng)大的邏輯控制能力、高速的運(yùn)算能力、靈活的可編程性，已經(jīng)越來越多的被用于各種數(shù)字系統(tǒng)。在FPGA內(nèi)部一般都內(nèi)嵌有可配置的高速RAM、PLL、LVDS、LVTTL以及硬件乘法累加器等DSP模塊。用FPGA模塊來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理可以很好地解決并行和順序性的矛盾，直至速度問題，而且其靈活的可配置性，使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改，易于測試及硬件升級(jí)。在QuartusII開發(fā)軟件中用Verilog HDL硬件描述語言能夠很容易進(jìn)行邏輯電路設(shè)計(jì)，并且在FPGA中可以實(shí)現(xiàn)用硬件進(jìn)行配置，可有效降低軟件運(yùn)行時(shí)間和軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜程度[2]。因此，F(xiàn)PGA非常適合在電力系統(tǒng)諧波測量系統(tǒng)中作為核心器件。
　本文中采樣電路選用AD73360，在QuartusII中用Verilog HDL硬件描述語言實(shí)現(xiàn)了AD73360及VGA與FPGA的接口設(shè)計(jì)，最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。
1 系統(tǒng)總體方案
　系統(tǒng)以Altera公司的DE2開發(fā)板為平臺(tái)，系統(tǒng)框圖如圖1所