2011年第06期-《电子技术应用》杂志

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2011年第06期

刊出日期：2011-06-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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嵌入式技术

FPGA开发板设计中的信号完整性分析

作者：韩德强，谢伟，刘立哲，刘涛

作者单位：北京工业大学计算机学院，北京100124

摘要：描述了板级设计中信号完整性的一般概念及影响信号完整性的因素和解决办法。介绍了HyperLynx信号完整性仿真工具。通过实例说明了在FPGA开发板设计中如何应用HyperLynx仿真工具保证板卡的信号质量。

关键词：
FPGA

信号完整性

HyperLynx

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基于DVI和FPGA的视频叠加器设计

作者：赵艳军，何其锐，施锡涛

作者单位：电子科技大学光电信息学院，四川成都610054

摘要：利用FPGA作为主控单元，以数字视频接口DVI为视频接口、TI公司的TFP401和TFP410为视频信号的编解码芯片、ISSI公司的SRAM IS61LV10248-8TI为存储单元完成视频叠加器的设计。通过该系统，从路图像的非黑像素能够覆盖主路图像相同坐标的像素。

关键词：
FPGA

数字视频叠加

最小化传输差分信号

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基于DSP Builder的JPEG静态图像压缩算法的实现

作者：赵擎天，尉广军，张自宾

作者单位：军械工程学院导弹工程系，河北石家庄050003

摘要：利用Altera公司提供的数字信号处理开发工具DSP Builder和现代DSP技术，在Matlab/Simulink环境中建立了JPEG算法模型，并进行了仿真验证，最后将编译代码下载到硬件上进行了在线调试。

关键词：
SoPC

DSPbuilder

JPEG

图像压缩

FPGA

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Linux2.6下自主设计的PROFIBUS-DP单主站的实时性研究

作者：满庆丰，陈宇翔，夏继强

作者单位：北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191

摘要：通过对PROFIBUS-DP实时性分析，讨论了在自主设计的PROFIBUS-DP单主站平台上，提高Linux操作系统下PROFIBUS-DP实时性的措施，为不使用协议芯片自主设计PROFIBUS-DP主站提供了参考。

关键词：
嵌入式操作系统

PROFIBUS-DP

Linux

实时性

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视频压缩前端去隔行算法研究及系统设计

作者：何伟，李佳，林英撑，张玲，赵巍，邬丽娜

作者单位：重庆大学通信工程学院，重庆400030

摘要：在智能监控系统的视频压缩前端设计中，提出了一种改进型的运动自适应视频去隔行算法，能够准确区分运动区域和非运动区域，并在保证非运动区域清晰度的前提下对运动区域进行适当补偿。

关键词：
智能监控

去隔行

FPGA

鼠齿效应

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基于FPGA+ARM的高速计算机屏幕信息记录系统

作者：孙红亮1，唐艳发1，梁春锋2，吴彪2，张利2

作者单位：（1.清华大学微电子所，北京100084； 2.清华大学电子工程系，北京100084）

摘要：介绍一种自主研发的高速计算机屏幕信息记录系统。该系统支持VGA/DVI输入，支持SVGA、XGA、SXGA、UXGA等多种计算机屏幕分辨率图像的连续压缩和存储。实验表明，本系统的单帧图像压缩性能接近JPEG2000标准，PSNR值优于JPEG标准。

关键词：
FPGA

ARM

计算机屏幕

图像压缩

小波变换

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集成电路应用

一种带有限位功能的步进电机控制器

作者：刘涛1，赵武1，马晓龙2，张志勇1

作者单位：1.西北大学信息科学与技术学院，陕西西安710127； 2.西安交通大学电子与信息工程学院，陕西西安710049

摘要：为了适应调焦系统中爬山算法的搜索复位和区域限定要求，对通用步进电机控制器进行了改进，使其可以利用位置感应电路的限位信号主动完成搜索复位和限位。步进电机控制器通过了功能仿真，并在可编程门阵列器件中进行了实验。结果表明该控制器实现了预期的功能要求，复位与限位功能正常。

关键词：
SoPC

步进电机

限位

爬山算法

现场可编程门阵列

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基于IP核的数选式浮点矩阵相乘设计

作者：肖宇，王建业，张伟

作者单位：（空军工程大学导弹学院，陕西三原713800）

摘要：本文根据数选式矩阵运算特点，结合低阶矩阵运算IP核，采用将IP核嵌入到数选矩阵中，同时添加浮点加法运算的方法，实现浮点矩阵相乘。在节省资源消耗的同时提升了系统性能，并将改进的浮点矩阵运算在FPGA中实现。仿真结果表明该设计可行，具有一定的实际意义和应用前景。

关键词：
SOC

浮点矩阵相乘

嵌入式

IP核

现场可编程门阵列

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基于FPGA的高清视频采集与显示系统设计

作者：左事君1，2，刘新朝2，何巧珍2，傅兴华1

作者单位：1.贵州大学理学院电子科学系，贵州贵阳550025； 2.深圳市艾立克电子有限公司，广州深圳518034

摘要：介绍了一种基于FPGA的视频采集与显示系统的设计。系统以FPGA为核心，配合高分辨率CCD图像传感器、ADC模数转换、视频编码器等，实现了高清视频实时采集与显示。详细阐述了色彩插值与色彩空间转换算法和BURST传输的FPGA硬件实现。测试表明，该系统运行良好，能够满足高清视频实时监控要求。

关键词：
FPGA

Bayer色彩插值

色彩空间转换

BURST传输

NIOS处理器

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一种适用于远场噪声抑制的电台话音采集装置

作者：赵汉武，杨佳，惠景丽，张明

作者单位：（空军第一航空学院，河南信阳464000）

摘要：为降低远场噪声对机载超短波电台话音采集的影响，基于麦克风阵列放大器LMV1090和单片机AT89C51重新设计了电台的话音采集装置，在其控制器内增加了模拟的话音增强电路。相比较数字语音增强技术，模拟技术省去了传统的信号放大和A/D、D/A转换电路，对电台硬件改动更少。软件采用单片机控制采集放大器的增益，具备较大的灵活性。试用结果表明，该话音采集装置对远场噪声有较好的抑制效果。

关键词：
超短波电台

话音采集

远场噪声抑制

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基于FPGA的MT9P401图像传感器驱动设计

作者：张帆，冯桂兰，田维坚

作者单位：(中国计量学院光学与电子科技学院，浙江杭州310018)

摘要：针对目前道路抓拍相机分辨率低的现状，提出一种基于FPGA的大面阵CMOS图像传感器驱动设计。设计采用Micron公司的CMOS图像传感器MT9P401，以Altera公司生产的EP2C8T144C8为硬件平台，将Verilog HDL编写的I2C总线模块嵌入FPGA内部实现对CMOS图像传感器参数的设置。软件仿真和实验结果表明驱动设计合理，CMOS图像传感器在驱动时序的作用下，进入正常工作状态。

关键词：
FPGA

MT9P401

CMOS图像传感器

I2C总线

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基于TL431的太阳能LED路灯控制器设计

作者：公茂法，贾斌，公政，张晓明，李琦

作者单位：（山东科技大学信息与电气学院，山东青岛266510）

摘要：设计了一种采用低成本TL431等电子器件的新型控制器，具有过充电、过放电保护、LED准恒流控制等功能，并可根据亮度自动启动和关闭LED路灯。实验表明：该控制器不仅能够满足LED路灯的控制要求，而且运行可靠、成本低廉、维修方便，具有极高的推广价值。

关键词：
太阳能

LED灯

控制器

TL431

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电源技术与应用

基于FPGA的AC-AC谐振变换器实现

作者：唐春森，周继昆，戴欣，王智慧，孙跃

作者单位：（重庆大学自动化学院，重庆400044）

摘要：研究了一种适用于非接触电能传输系统、实现低频到高频直接变换的AC-AC谐振变换器的恒幅控制策略，分析了该变换器的运行模式，设计了基于FPGA的控制系统，并通过实验验证了系统方案的有效性。

关键词：
FPGA

AC-AC

谐振变换

感应电能传输

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基于数控电感的PWM整流器网侧电流改善研究

作者：张岭，赵锦成，邵天章，马瑞平

作者单位：（军械工程学院电气工程系，河北石家庄050003）

摘要：基于PSCAD软件建立了的仿真模型，提出了利用数控电感替代传统的电感线圈，使得电感值在线可调。仿真结果表明，合理地选择数控电感参数范围和调整增量后，既可以较好地实现电流过零点的快速跟踪，又可以达到抑制电流峰值点时谐波电流的目的。该方法在改善电能质量方面具有一定的实用价值。

关键词：
数控电感

PWM整流器

PSCAD软件

电能质量

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电动汽车新型超级电容能量管理系统设计

作者：杜海健，苏谢祖，颜钢锋

作者单位：（浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027）

摘要：设计了一种应用于电动汽车的新型能量管理系统，分析了基于超级电容的双向DC-DC变换器原理。在分析电动汽车运行特性的基础上设计了该能量管理系统的控制策略。系统在电机控制部分采用相电流闭环控制，在双向DC-DC变换器部分采用电压、电流双闭环控制。

关键词：
能量回馈

控制策略

双向DC-DC

UCC3803A

双闭环

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测控技术与仪器仪表

无线传感ZigBee技术在物联网中的应用

作者：任小洪，乐英高，徐卫东，周天鹏

作者单位：（四川理工学院人工智能四川省重点实验室，四川自贡 643000）

摘要：将ZigBee和GPS技术融进射频识别RFID的读卡器中,形成一个基于ZigBee、GPS的多点自动识别、智能无线组网和实时定位的RFID识别系统的物联网开发平台。详细介绍了硬件部分和软件部分，同时运用ALOHA算法解决了阅读器在读取EPC电子标签数据时易出现的“冲突”现象。通过实验验证，该系统定位效果好，实用性强。

关键词：
无线网络

物联网

定位系统

RFID技术

ZigBee技术

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通用音频解码器验证系统设计与实现

作者：全浩军, 郭继昌, 张涛

作者单位：(天津大学电子信息工程学院, 天津 300072)

摘要：设计并实现了一个基于FPGA的音频解码器验证系统。同传统的验证系统相比，系统不仅具有很强的通用性，还具有良好的可扩展性和强大的图形化显示功能，可以很方便地对各种音频解码器进行片上验证。该系统的实现缩短了音频解码器的片上验证周期，有助于研究人员提高工作效率，具有很大的实用价值。

关键词：
FPGA

音频解码器

验证系统

VirtexII

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CPLD在有源电力滤波器中的应用

作者：蔺海艳1，刘海1，王银照2

作者单位：1 山东大学威海分校，山东威海 264209； 2 山东滨州供电公司，山东滨州 256610

摘要：针对谐波污染问题，设计并实现了一种由上、下位机组成的并联型有源电力滤波器。以TMS320C5416 DSP为核心的下位机控制模块为背景，重点介绍了CPLD对其外围器件的逻辑接口设计，主要包括外围器件的片选和读写控制、DSP的中断管理和时钟信号的分频处理等。开发软件使用QuartusⅡ，通过硬件描述语言VHDL对其功能进行描述，并在波形编辑器中完成逻辑时序的仿真。

关键词：
DSP

VHDL

时序仿真

TMS320C5416

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基于SoPC/NIOS II的信号发生器设计与实现

作者：胡继胜, 李洪

作者单位：(安徽职业技术学院电气工程系, 安徽合肥230051)

摘要：运用基于NIOS II嵌入式处理器的SoPC技术，设计了一个任意信号发生器，不仅可以输出正弦波、方波、三角波和锯齿波等常见波形，且各波形的频率和幅度可调，可根据用户需要进行现场编程，具有控制灵活、输出频率稳定、准确、波形质量好和输出频率范围宽等优点。

关键词：
可编程片上系统

NIOS

直接数字频率合成

信号发生器

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基于Cortex-M3的齿轮传动轴损伤动态监测系统的设计与实现

作者：刘晓明，吴德松，王潇瀛

作者单位：重庆大学通信工程学院，重庆 400030

摘要：针对传统的齿轮传动轴监测与诊断系统的局限性，提出了在封闭小体积环境下局域强信号的采集与传输机制。详细论述了系统的工作原理、硬件及软件设计，给出了系统的测试结果。该系统已经成功用于某型汽车发动机传动轴损伤动态监测，对齿轮传动系统的损伤动态监测起到了巨大的推动作用。

关键词：
Cortex-M3

局域强信号

齿轮传动轴

动态监测

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基于TCP/IP协议的全自动电饭煲远程控制系统设计

作者：康志亮，李开国，许丽佳

作者单位：（四川农业大学信息与工程技术学院，四川雅安 625014）

摘要：提出了一种全自动电饭煲远程控制系统的设计方案。采用精简的TCP/IP协议实现STC89C58RD+单片机与因特网络通信，STC89C58RD+单片机通过红外通信的方法控制全自动电饭煲。网站接受用户请求，网络程序处理与电饭煲微控制器之间的通信，微控制器实现对电饭煲的全自动控制。另外，在电饭煲原有的基础上，设计了储米、取米、淘米、放米、加水等机械装置，以实现电饭煲机电一体化。系统测试结果显示，该系统操作方便,成本低,稳定性高且扩展性好。

关键词：
远程控制

全自动电饭煲

TCPIP协议

机电一体化

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通信与网络

一种分布式协作频谱感知技术

作者：范祥，史治平

作者单位：(电子科技大学通信抗干扰国家级重点实验室, 四川成都 610054)

摘要：构造认知用户的网络模型为马尔科夫随机场，应用BP算法和加权BP算法来协助分布式网络中的决策融合，利用加权的BP算法更有效地解决阴影衰落和恶意节点所导致的问题。这种方法的性能优于现有的分布式网络中的大数判决等其他多数算法的性能。采用MATLAB进行仿真，验证了分析结果。

关键词：
分布式协作频谱感知

置信传播算法

加权置信传播算法

马尔科夫随机场

查看(7558)

一种基于CORDIC算法的WCDMA系统自动频偏补偿方案

作者：何琴1，吴俊2

作者单位：1. 浙江大学智能系统与控制研究所工业控制技术国家重点实验室，浙江杭州310027; 2. 浙江中控技术股份有限公司，浙江杭州 310053

摘要：针对WCDMA无线系统提出了一种采用两级调整策略的高效自动频偏补偿方案。首先根据Rake接收机内部指峰估计的频偏，通过门限控制后加权合并计算，进行射频VCO的调整，然后由指峰内部各自对调整后的残余频偏采用高效的CORDIC算法进行补偿。这种自动频偏补偿方案简单易行，可有效地节省硬件资源。实验仿真结果证明了该方法的有效性和可行性。

关键词：
WCDMA

CORDIC算法

自动频偏补偿

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基于零折射率超材料的高定向性微带天线

作者：郭晓静, 赵晓鹏, 刘亚红, 朱卫仁

作者单位：（西北工业大学应用物理系智能材料实验室, 陕西西安710129）

摘要：研究了一种基于平面网格状零折射率超材料的高定向性微带天线。利用超材料结构的平均效应实现了在10.24 GHz处介电常数为零，进而实现了超材料的折射率为零。实验结果表明，利用零折射率超材料对波束产生汇聚作用，使微带天线的定向性明显增强，E面、H面半功率波束宽度分别收缩了56.67°和26.60°，侧向辐射明显减弱，天线的增益提高了3.80 dB。

关键词：
高定向性

微带天线

零折射率

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利用帧头扩展扩频系统多普勒容限的方法

作者：党群，吴广伟

作者单位：(西北工业大学 365研究所，陕西西安710072)

摘要：由于伪随机序列具有多普勒频移敏感特性，所以扩频接收机需要在频域和时域同时进行捕获。为缩短捕获时间，可在数据解调支路采用并行多通道进行叉—点积法进行频率估计，但传统的叉—点积法鉴频范围仅为数据速率的1/4，多普勒容限较小。为此，提出了一种利用数据帧头避免叉—点积方法中频率符号反转的方法，可以将数据解调支路多普勒容限扩大一倍。

关键词：
多普勒容限

扩频通信

突发传输

并行多通道

查看(5840)

一种新型3G系统超宽带室内双向天线研究

作者：冯奎胜1，2，李娜3，许家栋1, 闫伟1

作者单位：1. 西北工业大学，陕西西安710072； 2. 中国东方红卫星股份有限公司，北京 100094； 3. 空军工程大学电讯工程学院，陕西西安710077

摘要：设计了一种用于第三代移动通信系统的新型室内双向天线。通过采用渐变球激励的形式，解决了环形天线平衡馈电和阻抗匹配的问题，在节省复杂匹配网络的同时得到了很宽的工作带宽，不需附加额外的匹配网络，天线电压驻波比小于1.5时，阻抗带宽达到100%。天线工作在800 MHz~2 500 MHz，低频段增益可达5 dBi，高频段增益可达8 dBi，满足2G和3G移动室内通信在商务写字楼和宾馆酒店走廊两侧覆盖要求，与现有采用全向天线覆盖的方法相比可有效降低室内移动通信网络的建设成本，提高整个通信网络的容量和质量。

关键词：
超宽带

环形天线

双向天线

3G

查看(5638)

多用户分布式MIMO-OFDM系统的多维资源分配算法

作者：郑娜娥，陈松，王大鸣，崔维嘉

作者单位：解放军信息工程大学, 河南郑州450002

摘要：针对多用户分布式MIMO-OFDM系统中的资源分配问题，结合分布式架构特点，提出了一种基于分级优化的天线、子载波与功率联合分配算法。该算法将三维的资源联合分配问题分级转换为两次二维资源联合分配问题，即先引入端口并行处理机制，完成天线与子载波的分配，形成“用户-子信道对”，进而采用注水功率分配的方式，完成功率在“用户-子信道对”上的分配。仿真结果表明，相比于典型的DSPA(Decouple Sub-channel and Power Allocation)和MASA（Multi-user Antenna & Sub-carrier Allocation）算法，该算法的容量性能明显提高，且其端口并行处理机制可以有效提高资源分配效率。

关键词：
分布式MIMO-OFDM

多用户

资源分配

信道与功率

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计算机技术与应用

新型高分辨率LCD控制器的设计与实现

作者：陈重，李浩, 陈曦

作者单位：（电子科技大学电子科学技术研究院，四川成都 611731）

摘要：为了解决ARM等嵌入式处理器驱动大屏幕LCD困难的问题，提出了一种基于FPGA的大屏幕LCD控制器解决方案。该控制器通过搭建合理的架构设计及巧妙的总线仲裁机制，解决了大屏幕显示所需的高刷新率和高更新率问题。同时，多个内部寄存器使其支持各种型号的LCD显示器，并成功地驱动了15英寸的LCD显示器。

关键词：
大屏幕LCD

LCD控制器

XC6SLX45

查看(6066)

基于RFID与WSN集成的物联网的供应链监管平台设计

作者：李捷

作者单位：（广东金融学院计算机科学与技术系, 广东广州 510521）

摘要：为深化供应链的信息化，设计了通过统一的物联网平台对供应链实施监管。使用IEEE802.15.4标准和ZigBee协议集成WSN和RFID，形成五层网络结构模型，在Internet上与EPCglobal连接，无缝绑定物品EPC标识和感知环境信息，增强对生产和流通过程的信息获取和处理能力。在软件体系结构中，利用XML提供统一接口供用户访问。

关键词：
无线传感器网络

无线射频识别

物联网

供应链

查看(6722)

基于ARM与GPRS技术的SCADA系统在风光电厂中的应用

作者：鲍玉军

作者单位：常州工学院电子信息与电气工程学院, 江苏常州213002

摘要：介绍了以ARM核微处理器LPC2214及嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ为运行平台，在实现TCP/IP和PPP协议的基础上，对GPRS通信模块MC39i进行控制，从而可方便地使用GPRS的数据分组业务传输监控数据。研究结果证明，本系统对风光发电厂监控系统的兼容、维护等都具有重要的参考价值。

关键词：
ARM

LPC2214

GPRS

风光电厂

μCOS-

查看(4226)

基于C8051F020的假肢控制系统设计

作者：樊炳辉, 贾朝川, 杨婷

作者单位：(山东科技大学, 山东青岛 266510）

摘要：以C8051F020单片机为核心处理器，设计了仿人手臂形假肢的控制系统。系统采用单片机自身集成的PCA模块产生占空比可调的PWM信号用于驱动三个直流电机,采用定时器产生频率信号用于驱动三个步进电机,采用CPLD对各个关节控制量的检测并实时地反馈给控制器实现实时控制。在此基础上设计出了按键控制和语音控制两种控制方式。该系统不但结构简单、操作方便，而且可靠性高。

关键词：
C8051F020

PCA

CPLD

语音识别

查看(6220)

电流滞环跟踪控制的永磁无刷直流电机回馈制动的研究

作者：孙佃升1, 高联学1，白连平2

作者单位：1. 滨州学院黄河三角洲高效生态经济发展研究院自动控制研究中心，山东滨州 256600； 2. 北京信息科技大学自动化学院，北京100085

摘要：对电流环采用电流滞环跟踪控制技术的无刷直流电机控制系统进行了研究，提出了电流反相控制回馈制动方式，即通过控制电机相反电势和相电流的相位关系来控制电机运行状态的控制方法，将电机在正向电动、正向制动、反向电动、反向制动四种运行状态下的控制算法统一起来。仿真实验表明，该系统动态响应性能好，其控制策略具有实现简便、可靠性高的特点，适合于无刷直流电机在电动汽车驱动系统领域的应用。

关键词：
无刷直流电机

滞环跟踪

回馈制动

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基于Δ-Σ技术和FPGA的数据采集系统

作者：张瑜1，孟庆楠2，杨开宇3，高印寒3，王瑞宝2

作者单位：1. 长春理工大学电子信息与工程学院，吉林长春 130022; 2. 吉林大学仪器科学与电气工程学院，吉林长春 130026; 3. 吉林大学测试科学实验中心，吉林长春130022

摘要：为了改善传统数据采集系统运算能力差、分辨率低、可靠性低等缺点，结合Δ-Σ技术和FPGA，设计了一种多通道、高分辨率、宽动态范围的新型数据采集系统。提出了一种由Δ-Σ A/D转换芯片、高性能FPGA和DSP组成的数据采集系统方案及其硬件电路实现方法。系统利用A/D器件对信号进行滤波、放大、差分转换和模数转换，利用FPGA设计内部模块和时钟信号进行电路控制及实现数据缓存、数据传递等功能，由高速DSP芯片核心控制，对采样数据进行实时处理。系统能实现24位高分辨率、宽动态范围的信号数据采集与高速实时处理，可用于电压、电流、温度等参量的采集系统中。