Đồ Án Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ FPGA để xây dựng thiết bị đo lường số

Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, yêu cầu về độ chính xác và tốc độ xử lýý trong kýỹ thuật đo lường ngày càng đòi hỏi cao hơn. Điều đó không chỉ xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật của các hệ thống thiết bị hiện đại mà còn từ nhu cầu về lợi ích kinh tế và những đòi hỏi ngày càng khắt khe của người tiêu dùng.
Thiết bị đo lường số được phát triển trên nền tảng kỹ thuật số và công nghệ chế tạo vi mạch đã cải thiện đáng kể các chỉ tiêu về độ tin cậy, độ chính xác và tốc độ đo so với các thiết bị đo tương tự. Sự ra đời của công nghệ mảng các cổng có thể lập trình theo các lĩnh vực Field Programmable Gate Array (viết tắt là FPGA) đã, đang mở ra triển vọng mới trong thiết kế, chế tạo các thiết bị đo lường hiện đại với các vi mạch tổ hợp. Với kết cấu linh động có khả năng lập trình nên thực hiện thiết bị đo lường số trên một vi mạch tổ hợp FPGA cho phép nâng cao tốc độ xử lýý tín hiệu trong thời gian thực.
Thiết bị đo số với công nghệ FPGA không chỉ giải quyết tốt bài toán về tính kinh tế, do tính mềm dẻo trong thiết kế và giá thành ngày càng giảm với sự phát triển của công nghệ tích hợp, mà còn đáp ứng được các chỉ tiêu kỹ thuật cao. Với những lýý do nêu trên tôi chọn luận văn: “Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ FPGA để xây dựng thiết bị đo lường số”. Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu các vấn đề sai số và xử lýý sai số trong đo lường, cũng như nghiên cứu các thiết bị phần cứng và phần mềm hệ phát triển FPGA của hãng Xilinx. Từ đó ứng dụng công nghệ FPGA để xây dựng bộ lọc số FIR cho thiết bị đo lường số.
Nội dung của luận văn gồm ba chương:
Chương I : Sai số và xử lýý sai số trong đo lường
Nội dung của chương là nghiên cứu về sai số, nguồn gốc của sai số và các phương pháp xử lýý sai số nhằm nâng cao độ chính xác của thiết bị đo.
Chương II : Nghiên cứu công nghệ FPGA
Nội dung của chương là nghiên cứu thiết bị công nghệ FPGA của hãng Xilinx, vấn đề lập trình có cấu trúc với ngôn ngữ lập trình mô tả phần cứng VHSIC Hardware Description Languages, VHDL, các đặc trưng của phần mềm thiết kế ISE, phần mềm mô phỏng ModelSim và các bước thiết kế vi mạch tổ hợp dựa trên công nghệ FPGA với ISE.
Chương III : Ứng dụng công nghệ FPGA để xây dựng thiết bị đo số
Nội dung của chương là nghiên cứu về thiết bị đo số, bộ lọc số và các phương pháp tổng hợp bộ lọc số FIR. Từ đó thiết kế bộ lọc số FIR của thiết bị đo lường số theo phương pháp cửa sổ Kaiser, viết chương trình của bộ lọc bằng ngôn ngữ VHDL cho Spartan 3 XC3S200 và mô phỏng bộ lọc đã được thiết kế dùng MathLab và ModelSim.