基于FPGA的数据采集及显示

摘 要： 在电力系统谐波分析中，模数转换(ADC)电路是影响系统检测性能的主要环节之一。基于NiosII的谐波分析系统具有逻辑控制能力强、信号处理实时性高、系统抗干扰能力强等特点。以Altera公司的DE2开发板为平台，实现了采样电路的硬件设计；在Quartus II 中用Verilog HDL语言完成了与FPGA的接口设计，并最终实现VGA显示。
关键词： ADC；NiosII；FPGA；谐波分析；VGA

　谐波是电力系统的一大公害，消除谐波污染，把谐波含量控制在允许范围内，已经成为主管部门和用电单位的共同奋斗目标。而要消除电网中的谐波，首先就要对谐波进行准确测量，谐波测量工作已经越来越引起人们的关注[1]。A/D转换电路是电力系统谐波测量中必不可少的一个重要环节，是电力系统谐波测量系统前端的核心。
　FPGA因具有强大的逻辑控制能力、高速的运算能力、灵活的可编程性，已经越来越多的被用于各种数字系统。在FPGA内部一般都内嵌有可配置的高速RAM、PLL、LVDS、LVTTL以及硬件乘法累加器等DSP模块。用FPGA模块来实现数字信号处理可以很好地解决并行和顺序性的矛盾，直至速度问题，而且其灵活的可配置性，使得FPGA构成的DSP系统非常易于修改，易于测试及硬件升级。在QuartusII开发软件中用Verilog HDL硬件描述语言能够很容易进行逻辑电路设计，并且在FPGA中可以实现用硬件进行配置，可有效降低软件运行时间和软件设计复杂程度[2]。因此，FPGA非常适合在电力系统谐波测量系统中作为核心器件。
　本文中采样电路选用AD73360，在QuartusII中用Verilog HDL硬件描述语言实现了AD73360及VGA与FPGA的接口设计，最后通过实验验证了设计的正确性。
1 系统总体方案
　系统以Altera公司的DE2开发板为平台，系统框图如图1所