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利用FPGA实现无线分布式采集系统设计

已有84364次阅读2015-01-04标签:SCADA
  近些年来,随着电子技术的发展,无线通信技术、计算机网络的发展,分布式无线数据采集网络技术开始兴起,并迅速的应用到各个领域。在一些地形复杂,不适合人类出现的区域需要进行数据采集的情况下,都可以适当的选择无线分布式采集来进行。现有的无线分布式采集系统中,往往使用单片机、DSP等作为系统的主控控制单元。但是由于其自身工作特点,往往对于精确的定时控制以及并行处理能力上比FPGA弱。随着FPGA等可编程逻辑器件的发展,为无线数据可靠传输提供了很好的实现平台。采用FPGA作为时序控制和信号处理的处理器,将使系统电路设计更加简洁、可靠、灵活,可有效的缩短开发周期,并降低开发成本。
 
  为此,基于CycloneIV+STM32设计了一种新型的无线分布式采集系统,实现了数据的高可靠和同步传输。设计主要由3大部分组成:编码器、译码器、无线收发电台。在对编码器、译码器同步校准后,对待发送数据进行卷积编码,并转换为串行数据。数据转换为串行数据后,在串行数据帧头加入Barker码来实现帧的同步,并使用2条互为备份的数据传送通道同时发送数据。在数据接收端检测到barker码后,本地对互为备份的双通道数据进行viterbi译码(本文设计的viterbi译码器采用并行结构,大大的降低译码时间)。译码结束后,本地对双通道数据进行循环冗余校验,并做出判选,最后执行相应指令。并在规定时间给出相应反馈信号。设计的无线采集系统,即使某一数据通道出现少量错码,系统仍能有效的恢复出数据,并进行可靠的数据传输。系统添加了监控模块,实时备份上传的数据并监控,如发现不能正常上传,则启用备用模块保证整个系统正常工作。系统不仅能实现数据的高可靠和同步传输,而且具有很好的适用性,可广泛应用工业中。
 
  无线分布式采集系统简介
 
 
  无线分布式采集系统包括编码器、译码器(编码器、译码器硬件完全相同,只是配置逻辑不同,可配置为编码器、译码器、中继站)和无线通信电台。如图1所示,这是一个最简单的一对一式分布式系统。
 
  编码器作为上位机与译码器之间的桥梁,通过USB/RS485通道进行发送、接收命令和数据。译码器接收编码器发来的命令进行配置和采集,并将数据存储至DDR2中。译码器收到上传命令后,上传数据至编码器。
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