变频采样的模块设计 - 基于FPGA的存储测试系统的设计

　2.2 变频采样的模块设计

　　采样频率决定了采样信号的质量和数量，采样频率太高，会使采得的信号数量剧增，占用大量的存储单元，采样频率太低的话，会使模拟信号的某些信息丢失，恢复出的信号会出现失真。为了达到最佳效果，必须根据信号的特点选择合适的采样频率。图3为设计的采样时钟选择模块。

　　

 

　　设计可选采样频率有八种，如图3中1 MHz～1 kHz，都是由FPGA的时钟模块分频而来，可根据实际情况修改。S1、S2为环境选择信号;P0～P2、P3～P5、P6～P8三组信号分别是三个环境的采样频率控制字，在测试前根据环境采样频率的需要来编程设定;模块mux8为8选1数据选择器，根据输入的三个控制字来选择对应的采样频率输出。系统上电后，环境选择信号S1、S2为“00”，模块mux3将1环境的采样频率控制字P0、P1、P2输入到模块mux8中，系统自动以1环境的采样频率进行采样;2环境的触发信号到来时，S1、S2由“00”跳变为“10”，2环境的采样频率控制字P3～P5送到mux8中，以2环境的采样频率进行采样;当3环境的触发信号来临，S1、S2由“10”跳变为“11”，3环境的采样频率控制字P6～P8被选中，系统以3环境的采样频率采样。

　　3 实验验证

　　该实验对标准信号发生器输出的正弦波信号进行采集和存储，采样策略选择为三环境采样，1环境采样频率为1 MHz，2环境为100 kHz，3环境为50 kHz，外触发进入1环境，计数触发进入2环境，计数值128 kW，计数触发进入3环境，计数值32 kW。系统采样完毕后，连接到计算机通过上位机软件读取数据，实验波形如图4。

　　

 

　　设置为计数128 kW进入2环境，计数32 kW进入3环境，而系统负延迟为8 kW，分为4个通道，因此1、2环境的分界点为(128+8)·1024/4=34816点，2、3环境的分界点为(128+8+32)*1024/4=43008点，实验波形与计算值相符。如表1所示：

　　

 

　　通过上表可以看出，系统变频采样模块的设计满足系统的要求，并且系统是完全按照设定的采样策略进行采样的。

　　4 结束语

　　介绍了一种用FPGA实现的动态测试存储测试系统。通过实验验证，表明系统能对信号进行不失真采样存储。证实了所设计的采样策略对多种变化规律的信号采集具有通用性，实现了对信号的变频采样，扩展了系统的应用范围。