kunchi发帖:36
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发表于:2016-08-15 15:08
楼主
  基于PCIE总线的脉冲采集方案
  一、概述
  为采集高速脉冲输入信号,并能实施将采集数据传入PC主内存,系统方案规格如下:
  1.采用12bit1Gsps高速ADC。
  2.50欧姆阻抗输入。直流藕合,输入信号范围0~+5V,输入模拟带宽大于500MHz。
  3.板载2GBDDR3内存。
  4.采用PCIEx8接口。
  5.支持用户二次开发FPGA逻辑。
  6.提供用户二次开发软件。

  系统框图如下:
 



  二、为了实时得到采集数据,在数据传输端,可以采用如下4种方案:

  方案1:
  通过设置触发门限,只采集有用信号。 
 


  在脉冲周期为10ms时,每个脉冲根据触发设置,采集3us左右(长度可以设置),约3000个采样点;实时传输数据率为600KB左右。通过PCIEGen1x8总线传输,DMA传输率为1250MB/s。

  方案2:
  如果需要实时传输采集数据,12bitX1Gsps等于2GB/s,需要采用PCIEGen2x8总线传输。PCIEGen2x8总线传输理论上支持3000MB/s的传输率。
  配合高性能计算机,配置32GB主内存,理论上可以将2000MB/s的数据实时传输到计算机中。
 



  方案3:
  该系统支持FPGA二次开发,用户可以将算法通过FPGA实现。通过FPGA的实时信号处理,数据率可以大大减小。

  方案4:
  在采集卡旁边增加一块PCIE板,上面FPGA具有磁盘控制功能,能在机箱上连接8-16块SSD盘,实时存储速度大于2000MB/s。由于SSD磁盘容量较大,最小容量256GB,最大容量9.6TB,存储波形时间非常长。 


  附图为磁盘储存样机:
 



  方案对比表: 

方案

技术准备度

后期开发工作量

成本

采集

FPGA

PCIE总线

只采集有用信号

需开发

少量开发

PCIE Gen1
成熟

只需开发算法
软件

最低

采集全部波形

需开发

少量开发

PCIE Gen2
需要开发

只需开发算法
软件;
对采集卡的驱动程序需要优化,能高效率执行

高,

需要高性能FPGA和
高性能计算机支持

FPGA实时计算

需开发

大量开发,
算法修改复杂

PCIE Gen1
成熟

软件工作量小,FPGA
工作量大

中,

FPGA开发周期长

FPGA直接存储

需开发

少量开发,
磁盘控制成熟

PCIE Gen1
成熟

软件工作量小

高,

需要格外增加一块FPGA-PCIE卡,需要外接32块SSD盘


  三、系统应用软件如下:
 



  四、PCIE采集卡实际图如下:
 


 



 
       
     
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