基于PXIe的中频信号采集存储系统分析
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kunchi发帖:36
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发表于:2016-04-06 11:11
楼主
 基于PXIe的中频信号采集存储系统可实现高速信号的采集、存储功能。该系统具备PXIe总线的高吞吐量、坤驰科技ADQ14系列板卡的高速高精度数据采集、SSD磁盘阵列板大容量存储特征,可实现14bit采样精度、2GS/s采样率、高达1000MB/s直接存储速率、2TB存储容量的中频信号采集存储。
 

系统整体图:

系统硬件包括PXIe 3U 8slot机箱一个、PXIe控制器一个(带机械磁盘)、ADQ14AC-1X采集板卡一块、ADQSDU高速SSD存储板一块。
 

系统整体图

 
系统规格:
系统采样是PXIE总线传输数据,整个系统的几个部分规格如下:

1. ADQ14AC-1X PXIE高速数据采集卡

AD卡参数指标:

  •  1通道14bit精度2GS/s 采集模块
  •  50欧姆AC耦合,输入信号满幅度1.9Vpp,过压保护
  •  模拟输入带宽900Mhz
  •  最高3.2GByte/s数据传输率
  •  支持外部时钟输入
  •  板载2G存储
  •  PXIE 3U 2槽位
  •  FPGA开放
卓越动态参数:
  •  SNR 64dB
  •  SNDR 59 dB
  •  SFDR 61 dB
  •  ENOB 9.6 bits

2. ADQSDU 2TBytes高速SSD存储板:

  •  2TB存储容量
  •  支持最大1000MB/s的写速率,最大300MB/s的读速率
  •  监测控制功能
  •  PXIE 3U 4槽位
  •  可以和AD卡交互连接

3. PXIE控制器:

  •  强大的计算能力,Intel® Core™ i5-520E 2.4GHz处理器
  •  系统最大吞吐量2GB/s
  •  PXIE 3U 2个插槽
  •  PXIE连接性能4链路 x4 x4 x4 x4 ,2链路 x8 x8
工作原理:
 
高速数据采集卡内部模块

高速数据采集卡内部模块

SSD高速存储模块与采集模块协同工作
 
AD采集过来的高速数据,经PXIe可以直接存储到SSD存储模块,直接存储速率可达1000MB/s。软件可以设置AD采集过来的数据直接进入到控制模块,还是先经过SSD高速存储模块,再通过控制模块,传输给上位机显示。读取SSD存储数据,向上位机的传输速率最高300MB/s。
 
 
监测控制功能:
 
系统可以设置一个监测控制选项,主数据流发送到磁盘存储,一小部分数据传到主机,用来监控采集系统的操作完全根据计划执行,发送到监控单元的采集数据密度由软件控制。ADQ系列数字化仪配置2个DMA通道来实现监测控制,一个通道连接ADQDSU磁盘阵列板,一个通道连接到控制器。
 
监测控制选项可以实现一块数字化仪连接两块ADQDSU磁盘阵列板,以使得数据写入磁盘存储模块的能力增加一倍。结合ADQ开发包,监测控制选项可以实现更多的特殊功能。
 
逻辑开发包
坤驰科技的ADQ14AC-1X提供用户开放功能FPGA开发,用户可能根据自己的需求在FPGA里实现FFT等复杂算法、实现滤波功能、实现峰值检测等功能。

逻辑开发包

 
文件夹
描述
constraints
包含fpga上管脚约束ucf文件
scripts
tcl写的脚本文件,可以在ise软件里运行,产生ise工程
ngc
ise工程综合时,必要的网表文件
source
整个工程的rtl源代码
PROM-files
烧写FPGA flash的mcs固化文件

用户可以根据source文件中的user_logic.v模块里预留的接口,实现用户自己想要的逻辑功能。
 
系统配套软件
 
提供自带软件ADCapturelab,软件功能:
  •  可以设置采集的长度,最长65536个点,可以设置采样率,最大2GS/s 。
  •  可以对采集的数据做FFT运算,FFT点数128~65536
  •  可以对FFT运算加hamming窗、hanning窗、blackman窗,有效防止频率分辨率不足,导致频谱泄漏问题
  •  支持multi-record功能,根据外部触发,触发每次的采集行为,然后把每次触发采集的信号拼接传输给上位机,或者流入磁盘阵列
  •  支持通道触发,根据每个通道输入的信号,可以选择上升沿、下降沿、高电平、低电平触发,设置触发电平的值

 

提供matlab、c/c++的用户二次开发API提供MATLAB驱动、 API功能:
 

API功能

 
可以对数据进行读写文件操作

 



 
       
     
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