代明清，冯西安，耿云辉，李晓花

(西北工业大学 航海学院，陕西 西安 710072)

数据采集与存储是信号处理的一个重要环节，已被广泛应用于雷达、声纳、语音识别、图像处理等领域。随着信息技术的发展，特别是各种数字信号处理器处理速度的提高，实时处理大量的数据已经成为现实。但是，由于水下环境恶劣，实验成本高、水声信号复杂多变等不利因素的影响，水声信号的实时采集一直比较困难。根据实际问题，本文研制开发了一种基于FPGA和Flash的高速大容量数据采集存储系统。该系统采用蓄电池供电，能在水下工作，可回收，有效解决了水声信号的实时采集、存储及后期处理等问题。

1 系统总体设计

图1是该数据采集存储系统的总体框图。系统主要由信号调理模块、A/D转换模块、Flash数据存储模块和RS-232串行通信模块组成。FPGA是整个系统的核心，主要完成模数转换控制、数据存储控制及数据通信控制等功能。

前端信号调理电路负责接收换能器传来的电压信号，经稳压、放大、滤波、射极跟随后，将信号转变为适合A/D转换的信号进行模数转换。FPGA将读取到的A/D量化后的数据存入内部FIFO中，并将数据最终写入Flash。RS-232串口用来实现系统与PC机的通信功能，以便将Flash中存储的数据传给计算机进行处理。

A/D转换芯片采用ADI公司的AD9224，其转换精度为12 bit，最高采样率可达40 MSPS。FPGA采用Altera公司的EP1C6Q240C8，内部逻辑单元可达到200 60个，RAM可达到288 KB，拥有240个管脚，最大I/O数目为185。Flash采用SAMSUNG公司的K9WAG08U1A芯片，外部接口速度为 40 MHz，接口宽度 8 bit，存储容量为 2 GB。……