基于千兆以太网的多通道信号采集传输电路系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于千兆以太网的多通道信号采集传输电路系统，包括FPGA芯片、AD采集系统、信号调理系统、FPGA配置系统、千兆以太网单模光纤收发器、电源模块、AD采集时钟配置模块、看门狗模块以及功能扩展预留接口模块；其中，所述AD采集系统、所述FPGA配置系统、所述千兆以太网单模光纤收发器、AD采集时钟配置模块、看门狗模块以及功能扩展预留接口模块连接所述FPGA芯片；所述信号调理系统连接所述AD采集系统；所述AD采集系统连接所述AD采集时钟配置模块。本实用新型专利技术结构简单，由于采用大规模集成芯片，简化了系统设计，可维护性较高。

Multichannel signal acquisition and transmission circuit system based on Gigabit Ethernet

The utility model provides a multi-channel signal acquisition circuit transmission system based on Gigabit Ethernet, including FPGA chip, AD acquisition system, signal conditioning system, FPGA system configuration, Gigabit Ethernet single fiber transceiver module and AD acquisition clock configuration module, watchdog module and function expansion interface module; wherein, the the AD acquisition system, FPGA system configuration, Gigabit Ethernet transceiver, AD single-mode fiber acquisition clock configuration module, watchdog module and function extension interface module is connected with the FPGA chip; the signal conditioning system is connected with the AD system; the AD acquisition system is connected with the AD sampling clock configuration module. The utility model has the advantages of simple structure, large scale integrated chip, simplified system design and high maintainability.

【技术实现步骤摘要】
基于千兆以太网的多通道信号采集传输电路系统
本技术涉及电路设计，具体地，涉及一种基于千兆以太网的多通道信号采集传输电路系统。
技术介绍
在一些对于信号采集频率要求不是很高(采集频率小于MHZ的范围)的领域如声学、电能质量监控、海底石油探测、桥梁桥墩监控等应用领域中，经常会需要对大量的模拟信号通道进行同步采样的工作。能否设计出一种应用领域广泛，采样通道、精度、采样速率设置灵活而又远程监控方便的信号采集传输电路系统将会对整个科研项目进程起到决定性的作用。为了实现对大量的模拟信号通道进行同步不间断采样的采样需求，解决常用的多通道信号采集传输电路系统重复性设计给资源造成的浪费问题，缩短多通道信号采集传输电路的设计时间，使其适用于多种不同信号采集工作场合。因此需要设计一种基于千兆以太网的多通道信号采集传输电路系统。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种基于千兆以太网的多通道信号采集传输电路系统。根据本技术提供的基于千兆以太网的多通道信号采集传输电路系统，包括FPGA芯片、AD采集系统、信号调理系统、FPGA配置系统、千兆以太网单模光纤收发器、电源模块、AD采集时钟配置模块、看门狗模块以及功能扩展预留接口模块；其中，所述AD采集系统、所述FPGA配置系统、所述千兆以太网单模光纤收发器、AD采集时钟配置模块、看门狗模块以及功能扩展预留接口模块连接所述FPGA芯片；所述信号调理系统连接所述AD采集系统；所述AD采集系统连接所述AD采集时钟配置模块；所述电源模块向FPGA芯片、AD采集系统、信号调理系统、FPGA配置系统、千兆以太网单模光纤收发器、AD采集时钟配置模块、看门狗模块以及功能扩展预留接口模块提供电能。优选地，AD采集系统包括多片八通道差分采样的AD转换芯片；所述AD转换芯片连接在FPGA芯片和所述信号调理系统之间。优选地，所述的信号调理系统包括多组差分信号调理芯片；每组8个差分信号调理芯片构成8通道差分信号采集调理模块；所述8通道差分信号采集调理模块连接所述AD转换芯片。优选地，所述AD转换芯片采用TI公司24位型号为ADS1278的模数转换芯片，AD转换芯片通过SPI接口连接FPGA芯片。优选地，所述8通道差分信号采集调理模块采用型号为THS4524的全差分运放芯片。优选地，所述的FPGA配置系统包括50MHz时钟、125MHz时钟、FLASH芯片以及JTAG调试模块；其中，所述50MHz时钟、所述125MHz时钟、所述FLASH芯片以及所述JTAG调试模块连接所述FPGA芯片。优选地，所述的AD采集时钟配置模块包括相连的AD采样时钟晶振芯片和时钟驱动芯片；所述时钟驱动芯片连接FPGA芯片。优选地，功能扩展预留接口模块包括板卡ID号模块、采样时刻外部控制信号接口模块以及FPGA输出控制引脚接口模块；其中，板卡ID号模块、采样时刻外部控制信号接口模块以及FPGA输出控制引脚接口模块连接FPGA芯片。与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：1、灵活性，本技术采样率，采样通道数等参数可以通过远程计算机通过以太网设置；2、通用性，本技术信号采集频率可调整，可应用于低频的声呐探测、电磁成像领域；板卡可以实现级联，可实现更多数量级的通道数据采集监控；3、成本低，本技术通过模块化设计，提高可复用特性，减少重复性设计给科研、生产带来的成本；4、可维护性，本技术结构简单，由于采用大规模集成芯片，简化了系统设计，可维护性较高。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本技术的结构示意图；图2为本技术中AD转换芯片和8通道差分信号采集调理模块的连接示意图；图3为本技术中功能扩展预留接口模块的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本技术的保护范围。在本实施例中，本技术提供的基于千兆以太网的多通道信号采集传输电路系统，包括FPGA芯片1、AD采集系统2、信号调理系统3、FPGA配置系统4、千兆以太网单模光纤收发器5以及电源模块6、AD采集时钟配置模块7、看门狗模块8以及功能扩展预留接口模块9；其中，所述AD采集系统2、所述FPGA配置系统4、所述千兆以太网单模光纤收发器5、AD采集时钟配置模块7、看门狗模块8以及功能扩展预留接口模块9连接所述FPGA芯片1；所述信号调理系统3连接所述AD采集系统2；所述AD采集系统2连接所述AD采集时钟配置模块7；所述电源模块6向FPGA芯片1、AD采集系统2、信号调理系统3、FPGA配置系统4、千兆以太网单模光纤收发器5、AD采集时钟配置模块7、看门狗模块8以及功能扩展预留接口模块9提供电能。所述的FPGA芯片1为内部集成了MAC和RocketI/OGTP/GTX收发器硬核的FPGA系列芯片。AD采集系统2包括多片八通道差分采样的AD转换芯片21；所述AD转换芯片21连接在FPGA芯片1和所述信号调理系统3之间。所述AD转换芯片21的数量为18片，AD转换芯片21将转换的数字采样信号送给FPGA芯片，其采样过程受FPGA芯片1控制，其输入的八通道的差分模拟信号来自模块31中的八块差分信号调理芯片输出的信号。所述的信号调理系统3包括多组差分信号调理芯片；每组8个差分信号调理芯片构成8通道差分信号采集调理模块31；所述8通道差分信号采集调理模块31连接所述AD转换芯片21。在本实施例中，所述的信号调理模块系统3包括144块差分信号调理芯片及相关电路，其中每八个差分信号调理芯片的构成的8通道差分信号采集调理模块31，信号调理模块系统3也包括18个8通道差分信号采集调理模块31构成，每个8通道差分信号采集调理模块31输出的八通道差分信号接入AD转换芯片21。所述AD转换芯片21采用TI公司24位型号为ADS1278的模数转换芯片，AD转换芯片21通过SPI接口连接FPGA芯片1。所述8通道差分信号采集调理模块31采用型号为THS4524的全差分运放芯片，其将全差分信号驱动放大之后送给AD转换芯片21。所述的FPGA配置系统4包括50MHz时钟、125MHz时钟、FLASH芯片以及JTAG调试模块；其中，所述50MHz时钟、所述125MHz时钟、所述FLASH芯片以及所述JTAG调试模块连接所述FPGA芯片1；50MHz时钟用于系统逻辑工作时钟，125MHz时钟用于FPGA内部收发器硬核工作时钟125MHz时钟，FLASH芯片用于FPGA上电程序加。所述的电源模块6包括外部接入的5V模拟电压信号，经过稳压电源芯片处理之后的为本技术供电的5V电压信号；为本技术供电的5V电压信号经过电源转换芯片转换为3.3V系统供电电压信号；3.3V系统供电电压信号再经过一系列电源转换芯片转换为2.5V、1.8V、1.2V、1.0V的系统供电电压信号。以上5V、3.3V、2.5V、1.8V、1.2V、1.0V为系统中需要相应工作电压的模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于千兆以太网的多通道信号采集传输电路系统，其特征在于，包括FPGA芯片(1)、AD采集系统(2)、信号调理系统(3)、FPGA配置系统(4)、千兆以太网单模光纤收发器(5)、电源模块(6)、AD采集时钟配置模块(7)、看门狗模块(8)以及功能扩展预留接口模块(9)；其中，所述AD采集系统(2)、所述FPGA配置系统(4)、所述千兆以太网单模光纤收发器(5)、AD采集时钟配置模块(7)、看门狗模块(8)以及功能扩展预留接口模块(9)连接所述FPGA芯片(1)；所述信号调理系统(3)连接所述AD采集系统(2)；所述AD采集系统(2)连接所述AD采集时钟配置模块(7)；所述电源模块(6)向FPGA芯片(1)、AD采集系统(2)、信号调理系统(3)、FPGA配置系统(4)、千兆以太网单模光纤收发器(5)、AD采集时钟配置模块(7)、看门狗模块(8)以及功能扩展预留接口模块(9)提供电能。

【技术特征摘要】
1.一种基于千兆以太网的多通道信号采集传输电路系统，其特征在于，包括FPGA芯片(1)、AD采集系统(2)、信号调理系统(3)、FPGA配置系统(4)、千兆以太网单模光纤收发器(5)、电源模块(6)、AD采集时钟配置模块(7)、看门狗模块(8)以及功能扩展预留接口模块(9)；其中，所述AD采集系统(2)、所述FPGA配置系统(4)、所述千兆以太网单模光纤收发器(5)、AD采集时钟配置模块(7)、看门狗模块(8)以及功能扩展预留接口模块(9)连接所述FPGA芯片(1)；所述信号调理系统(3)连接所述AD采集系统(2)；所述AD采集系统(2)连接所述AD采集时钟配置模块(7)；所述电源模块(6)向FPGA芯片(1)、AD采集系统(2)、信号调理系统(3)、FPGA配置系统(4)、千兆以太网单模光纤收发器(5)、AD采集时钟配置模块(7)、看门狗模块(8)以及功能扩展预留接口模块(9)提供电能。2.根据权利要求1所述的基于千兆以太网的多通道信号采集传输电路系统，其特征在于，AD采集系统(2)包括多片八通道差分采样的AD转换芯片(21)；所述AD转换芯片(21)连接在FPGA芯片(1)和所述信号调理系统(3)之间。3.根据权利要求2所述的基于千兆以太网的多通道信号采集传输电路系统，其特征在于，所述的信号调理系统(3)包括多组差分信号调理芯片；每组8个差分信号调理芯片构成8通道差分信号采集调理模块(31)；所述8通道差分信号采集调理模块(31)连接所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李安阳，吕国飞，晏慧强，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二六研究所，
类型：新型
国别省市：上海,31