一种基于fpga的vpx动力电池单体电压采集刀片
技术领域
1.本发明涉及一种基于fpga的vpx动力电池单体电压采集刀片，属于设计数据采集技术领域。
背景技术：
2.国产fpga在fpga应用领域占据的市场份额逐渐增多，但是在数据采集领域鲜有应用，尤其是动力电池单体电压采集方向。vpx接口自面世以来因其抗恶劣环境、面向高性能计算的特点，在军工及工控领域得到广泛应用，但是在动力电池数据采集领域鲜有使用。
技术实现要素：
3.本发明要解决的技术问题是：提供一种基于fpga的vpx动力电池单体电压采集刀片。
4.为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种基于fpga的vpx动力电池单体电压采集刀片，包括vpx连接器、电池单体电压数模转换模块和fpga；所述fpga包括实现功能的数据接收模块、数据处理模块、数据缓存模块、数据输出模块、串口控制模块及vpx板卡使能控制模块；所述数据缓存模块置于所述处理模块和所述数据输出模块之间；所述数据接收模块接收所述电池单体电压数模转换模块输出的采样数据，并受控于串口控制模块以控制所述数据接收模块的工作模式；所述电池单体电压数模转换模块包括模拟信号衰减模块、多通道高速adc、多通道数字信号隔离模块；模拟信号衰减模块的作用是衰减被测量信号的幅值，使其可以匹配adc的电压输入范围；多通道高速adc用于支持多路通道差分输入和多路通道lvds输出； 多通道数字信号隔离模块的作用是避免多通道高速adc的各通道数字信号输出之间形成串扰；上述技术方案的改进是：所述数据处理模块收到的数据进行滤波处理，滤除50hz/60hz的工频干扰。
5.上述技术方案的改进是：所述多通道高速adc的最大采样速率50msps。
6.上述技术方案的改进是：所述多通道高速adc采用ti的ads5281，支持8通道差分输入和8通道lvds输出。
7.上述技术方案的改进是：所述vpx连接器为3u标准的multigig rt2连接器。
8.本发明的有益效果是：本发明安全性高、具有实时性、支持多种输出方式并便于推广fpga在动力电池数据采集领域应用。
附图说明
9.图1是本发明实施例的一种基于fpga的vpx动力电池单体电压采集刀片框架图。
10.图2是本发明实施例的一种基于fpga的vpx动力电池单体电压采集刀片的fpga的控制逻辑图。
11.图3是本发明实施例的一种基于fpga的vpx动力电池单体电压采集刀片的电池单
体电压模数转换模块架构图。
12.图4是本发明实施例的一种基于fpga的vpx动力电池单体电压采集刀片的前面板状态指示灯示意图。
具体实施方式
13.实施例一本实施例的一种基于fpga的vpx动力电池单体电压采集刀片，如图1所示，包括vpx连接器、电池单体电压数模转换模块和fpga；所述fpga包括实现功能的数据接收模块、数据处理模块、数据缓存模块、数据输出模块、串口控制模块及vpx板卡使能控制模块；所述数据缓存模块置于所述处理模块和所述数据输出模块之间；所述数据接收模块接收所述电池单体电压数模转换模块输出的采样数据，并受控于串口控制模块以控制所述数据接收模块的工作模式；所述电池单体电压数模转换模块包括模拟信号衰减模块、多通道高速adc、多通道数字信号隔离模块；模拟信号衰减模块的作用是衰减被测量信号的幅值，使其可以匹配adc的电压输入范围；多通道高速adc用于支持多路通道差分输入和多路通道lvds输出； 多通道数字信号隔离模块的作用是避免多通道高速adc的各通道数字信号输出之间形成串扰；本实施例的设备前面板有8个差分模拟信号接口，分别连接到电池单体电压模数转换模块，此8个接口对外通过连接线连接到动力电池单体。前面板的状态指示灯表示此vpx板卡的运行状态，如图4所示，5个指示灯分别表示电源是否正常、是否在运行数据采集、数据是否加密、是否通过srio接口输出数据、是否通过pcie接口输出数据。控制按键连接至fpga，控制vpx板卡的运行状态。短按按键，表示开始运行数据采集，长按表示停止数据采集。停止数据采集后再次短按按键，可再次开始数据采集。
14.本实施例的vpx连接器为3u标准的multigig rt2连接器，po用于供电，p1用于部署pcie 1.1 x4接口和uart接口，p2用于部署srio 2.0 x4接口和8对lvds接口。
15.本实施例的国产fpga为中科胜芯的cwq2p690t，fpga实现的模块如图2所示，数据接收模块主要是接收模数转换模块输出的8通道采样数据，并完成对adc芯片的控制，采用何种控制方式还受串口控制模块控制。数据进入数据处理模块后首先经过8通道的数字滤波，主要是滤除50hz/60hz的工频干扰。数据经过滤波之后需要根据数据采集的通道号添加标志位，表明是第几采样通道的数据。之后进入8通道的aes加密模块，保证采样数据的安全性。aes加密的秘钥存放在非易失存储器mram中，提高了采样的安全性和可靠性。在数据处理模块和数据输出模块之间是数据缓存模块。当采用srio、pcie等高速串行接口输出采样数据时，需要在数据处理模块中进行多通道数据和串行数据的转换，此时为了保证数据采集的实时性和快速性，采用qdr做乒乓操作进行数据缓存。当采用lvds进行数据输出时，数据在aes加密后直接进入8通道fifo进行数据缓存，之后通过lvds接口进行输出。数据输出模块中，实现了srio2.0 x4、pcie 1.1 x4以及lvds等三种接口形式。
16.本实施例的电池单体电压模数转换模块，如图3所示，包括模拟信号衰减模块、多通道高速adc、多通道数字信号隔离模块。模拟信号衰减模块的作用是衰减被测量信号的幅值，使其可以匹配adc的电压输入范围。多通道高速adc采样ti的ads5281，改adc支持8通道差分输入和8通道lvds输出。且该adc的最大采样速率50msps，满足对于数据采集的实时性
和快速性的需求。多通道数字信号隔离模块的作用是避免adc的各通道数字信号输出之间形成串扰。
17.本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种基于fpga的vpx动力电池单体电压采集刀片，其特征在于：包括vpx连接器、电池单体电压数模转换模块和fpga；所述fpga包括实现功能的数据接收模块、数据处理模块、数据缓存模块、数据输出模块、串口控制模块及vpx板卡使能控制模块；所述数据缓存模块置于所述处理模块和所述数据输出模块之间；所述数据接收模块接收所述电池单体电压数模转换模块输出的采样数据，并受控于串口控制模块以控制所述数据接收模块的工作模式；所述电池单体电压数模转换模块包括模拟信号衰减模块、多通道高速adc、多通道数字信号隔离模块；模拟信号衰减模块的作用是衰减被测量信号的幅值，使其可以匹配adc的电压输入范围；多通道高速adc用于支持多路通道差分输入和多路通道lvds输出； 多通道数字信号隔离模块的作用是避免多通道高速adc的各通道数字信号输出之间形成串扰。2.根据权利要求1的所述的一种基于fpga的vpx动力电池单体电压采集刀片，其特征在于：所述数据处理模块收到的数据进行滤波处理，滤除50hz/60hz的工频干扰。3.根据权利要求1的所述的一种基于fpga的vpx动力电池单体电压采集刀片，其特征在于：所述多通道高速adc的最大采样速率50msps。4.根据权利要求1的所述的一种基于fpga的vpx动力电池单体电压采集刀片，其特征在于：所述多通道高速adc采用ti的ads5281，支持8通道差分输入和8通道lvds输出。5.根据权利要求1的所述的一种基于fpga的vpx动力电池单体电压采集刀片，其特征在于：所述vpx连接器为3u标准的multigig rt2连接器。
技术总结
本发明涉及一种基于FPGA的VPX动力电池单体电压采集刀片，属于设计数据采集技术领域。该采集刀片包括VPX连接器、电池单体电压数模转换模块和FPGA；所述FPGA包括实现功能的数据接收模块、数据处理模块、数据缓存模块、数据输出模块、串口控制模块及VPX板卡使能控制模块；所述电池单体电压数模转换模块包括模拟信号衰减模块、多通道高速ADC、多通道数字信号隔离模块。本发明安全性高、具有实时性、支持多种输出方式并便于推广FPGA在动力电池数据采集领域应用。域应用。域应用。
技术研发人员：张明瑞
受保护的技术使用者：山东芯慧微电子科技有限公司
技术研发日：2021.11.01
技术公布日：2022/2/7
再多了解一些
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