一种多通道视频同步采集方案

一种基于VXI总线的多通道同步数据采集卡[实用新型专利]

专利名称：一种基于VXI总线的多通道同步数据采集卡专利类型：实用新型专利
发明人：郭恩全,严昭莹,李小杰,赵涛
申请号：CN200720311326.1
申请日：20071220
公开号：CN201130369Y
公开日：
20081008
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供一种基于VXI总线的多通道同步数据采集卡，每块板卡由4个完全独立的模拟信号调理子板和1块母板组成，在母板上集成有FPGA芯片、SDRAM芯片、VXI接口芯片，在子板上集成有模拟信号调理电路、A/D转换器，每个子板具有独立的信号采集通道，各通道具有1个独立的16位A/D转换器和信号调理电路，各通道独立并行采样，每通道的最高采样为2M，采样率可向下分频。

本实用新型采集卡采样率高，采样精度优于1‰，数据存储容量大、速度快，峰值数据吞吐量可达320MB/S，降低了信号毛刺对时序逻辑的影响，提高了板卡的稳定性，保证了多个通道采样的同步性，适合于对相位要求高的应用场所。

申请人：陕西海泰电子有限责任公司
地址：710075 陕西省西安市高新区高新1路18号
国籍：CN
代理机构：西安文盛专利代理有限公司
代理人：佘文英
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一种新型多路同步数据采集卡的设计与实现

Abstract : This paper presents t he principle and t he realization met hod of a new multiplex channel synchronization data acquisi2 tion board which is used for fault wave2recording device. This da2 ta acquisition board is triggered by GPS , can achieve synchro2 sampling of 24 digital input . The rate of sampling can achieve 250ksps per channel , and t he precision of sampling is 16 bit . Moreover , t his data acquisition board can easily administer t he working met hod of sampling channels in accordance wit h t he dif2 ference of wave2recording objects by t he hardware ISP ( In Sys2 tem Programming) technology of FP GA. The PCI bus ensures its real2time and universal character. Key words : fault wave2recording device ; PCI Bus ; FP GA ; GPS ; synchro2sampling ; ISP

多通道高速同步并行采样系统的设计

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图３同步采集并行转换时序图
２高速采样数据存储与传输
目前，随着检测技术的不断完善以及高性能单片机的发展，对测控系统的实时性要求越来越高，用仅单ＣＵ完成实时测控已很难实现．Ｐ而采用双ＣＵ或多ＣＵ结构．可使得复杂测控系统的设计变得简ＰＰ则
关键词：多通道；据￣Ｄ采样；步；端口Ｒ数ＡＣ；同赋ＡＭ中用分类号：Ｐ７．Ｔ２４２文献标识码：Ａ
在现代通信和控制中，常需要对大量的多路数据进行瞬时采样，经为此，计一种能适用于该场合的设
Ｍａ．０２ｒ２０
２００２年３月
文章编号：０４５２ｆ０２０ —２ —０１０４２２０）１１４
多通道高速同步并行采样系统的设计
刘冀成，商黔林，薛凌飞
（川大学电子信息学院，成都四６０１）１（４６
采样的方法．
圄１分时采样原理围
１１同步采样与保持．
同步采样根据采样保持方法的不同，可以分为两种：其一是对每一路信号都有各自的放大器和采样
保持器，然后通过多路切换开关与同一块ＡＣ连接（图２Ａｌ示）其二则是每一路信号都有各自的Ｄ如（所；

多通道采集器的设计

㊀２０２１年㊀第２期仪表技术与传感器Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ㊀Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ㊀ａｎｄ㊀Ｓｅｎｓｏｒ２０２１㊀Ｎｏ．２㊀基金项目：浙江省自然科学基金项目（ＬＹ１７Ｆ０１００１２）收稿日期：２０２０－０１－１７多通道采集器的设计范㊀威，楼喜中，邢国鹏，辛崇丰，全大英（中国计量大学信息工程学院，浙江省电磁波信息技术与计量检测重点实验室，浙江杭州３１００１８）㊀㊀摘要：为了满足声呐与语音信号处理中对多通道信号同步采集和采样率可变的应用需求，提出了一种基于高性能现场可编程逻辑门阵列（ＦＰＧＡ）的多通道采集器㊂该采集器使用ＦＰＧＡ作为控制器件进行模块化设计，采用２４颗高精度模数转换器（ＡＤＣ）ＡＤ７７６８，并结合上位机控制数据采集和数据处理，实现采样率可变的１９２通道并行数据采集功能㊂实验测试表明，该采集器同步性能优于２５ｎｓ，采样率可通过上位机配置切换，数据记录速率高达１９６ＭＢ／ｓ㊂关键词：多通道；同步采集；采样率；现场可编程逻辑门阵列；模数转换器；有效位数中图分类号：ＴＮ９８㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００２－１８４１（２０２１）０２－００４１－０６ＤｅｓｉｇｎｏｆＭｕｌｔｉ⁃ｃｈａｎｎｅｌＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＤｅｖｉｃｅＦＡＮＷｅｉ，ＬＯＵＸｉ⁃ｚｈｏｎｇ，ＸＩＮＧＧｕｏ⁃ｐｅｎｇ，ＸＩＮＣｈｏｎｇ⁃ｆｅｎｇ，ＱＵＡＮＤａ⁃ｙｉｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＪｉｌｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＷａｖｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＭｅｔｒｏｌｏｇｙｏｆＺｈｅｊｉａｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｓｏｎａｒａｎｄｓｐｅｅｃｈｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｏｒｍｕｌｔｉ⁃ｃｈａｎｎｅｌｓｉｇｎａｌｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓａｃ⁃ｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｖａｒｉａｂｌｅｓａｍｐｌｉｎｇｒａｔｅ，ａｍｕｌｔｉ⁃ｃｈａｎｎｅｌａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｂａｓｅｄｏｎｈｉｇｈ⁃ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｆｉｅｌｄ⁃ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｇａｔｅａｒｒａｙｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｗａｓｍｏｄｕｌａｒ⁃ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｕｓｉｎｇＦＰＧＡａｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ａｄｏｐｔｉｎｇ２４ｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｎａｌｏｇ⁃ｔｏ⁃ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓＡＤ７７６８，ａｎｄｅｍｐｌｏｙｉｎｇａｈｏｓｔｃｏｍｐｕｔｅｒｔｏｃｏｎｔｒｏｌｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｔｈｕｓｔｈｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆ１９２－ｃｈａｎｎｅｌｐａｒａｌｌｅｌｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｗｉｔｈａｖａｒｉａｂｌｅｓａｍｐｌｉｎｇｒａｔｅｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅ＇ｓｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎ２５ｎｓ，ｔｈｅｓａｍｐｌｉｎｇｒａｔｅｃａｎｂｅｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄｏｒｓｗｉｔｃｈｅｄｂｙｔｈｅｈｏｓｔｃｏｍｐｕｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅｄａｔａｒｅｃｏｒｄｉｎｇｒａｔｅｉｓｕｐｔｏ１９６ＭＢ／ｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉ⁃ｃｈａｎｎｅｌ；ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ；ｓａｍｐｌｉｎｇｒａｔｅ；ＦＰＧＡ；ａｎａｌｏｇ⁃ｔｏ⁃ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ＥＮＯＢ０㊀引言在声呐和语音信号处理设备的科学实验㊁研发㊁生产和应用中，多通道采集器扮演着重要的角色，用于实验室和外场数据采集㊁设备中性能评估和设备检验检定等㊂根据声呐和语音信号处理的特点，采集器的采集通道数一般达到几十个甚至一百个以上，语音信号和声呐的频率范围在３Ｈｚ９７ｋＨｚ之间㊂为了满足上述要求，文献［１］设计的搭载于自主无人航行器的多波束声呐接收系统，选用１６ｂｉｔ模数转换器ＡＤ７６５７，实现了最高采样率为２５０ＫＳＰＳ的１０８通道同步数据采集；文献［２］设计的多通道采集检测系统应用１６ｂｉｔＡＤＣ芯片ＡＤ７６０６，实现了在强噪声环境下采样率为１００ＫＳＰＳ的１２８通道并行实时数据采集功能㊂采集器除了通道数及采样率的要求外，还应考虑到采集器对于通道一致性㊁存储带宽和处理实时性的需求［３－５］㊂采集器的主控芯片可以在单片机㊁ＤＳＰ和ＦＰＧＡ芯片中选取㊂ＦＰＧＡ与单片机和ＤＳＰ对比，具有工作时钟频率高㊁高集成度㊁实时性强㊁丰富的内部逻辑资源且易于编程和研发周期短等很多优势［６－８］㊂采集器的采样精度和采样率取决于硬件设计所采用的ＡＤＣ芯片，在ＡＤＣ芯片选择的时候，需要在采样率㊁采样精度和复杂度之间折中㊂本系统采用高性能ＦＰＧＡ和高集成度的ＡＤＣ，设计通道数为１９２个㊁最高采样率为２５６ＫＳＰＳ㊁采样精度为２４ｂｉｔ的多通道信号采集器㊂该采集器能够同步采集声呐或语音信号，存储到存储板或者从主控板输出以完成进一步的分析和处理㊂１㊀总体设计多通道采集器的总体架构如图１所示㊂设备主要由采集板㊁存储板㊁主控板和标准６ＵＶＰＸ背板组成㊂将２个硬件上完全一致的９６通道采集板配置成主和㊀㊀㊀㊀㊀４２㊀ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＦｅｂ．２０２１㊀图１㊀采集器系统总体架构从采集板组合的方式，实现最多１９２通道的信号采集㊂主从采集板间通过ＳＲＩＯ和控制线ＧＰＩＯ接口进行通信㊂存储板用于存储采集数据，采集板采集的数据通过ＰＣＩｅ高速接口传输到存储板㊂主控板实现音频信号采集和上位机功能㊂上位机控制音频信号采集和采样率变换，并完成设备管理和存储管理㊂２㊀硬件设计基于多通道采集器的总体架构，采用高性能ＦＰＧＡ和高精度ＡＤＣ器件并结合ＡＮＳＩ标准ＦＭＣ（ＦＰ⁃ＧＡｍｅｚｚａｎｉｎｅｃａｒｄ）载板与子卡互联结构，设计多通道采集器的硬件平台㊂２．１㊀硬件实现采集板设计为９６通道，系统采用主㊁从２块采集板实现１９２路同步采集㊂采集板采用标准６ＵＦＭＣ采集载板加双宽度ＦＭＣ子卡组合的模块化设计，以实现高集成度和模块通用化㊂６ＵＦＭＣ采集载板实现信号调理和模数转换等功能；ＦＭＣ子卡实现数字信号处理㊁数据传输和数据缓存等功能㊂采集载板根据功能划分为９６通道输入信号接口㊁信号调理单元㊁１２颗ＡＤＣ芯片㊁时钟单元和同步单元等㊂图２给出了采集载板的硬件原理框图㊂图２㊀采集载板硬件框图图３为采集载板硬件原型实物图㊂ＦＭＣ子卡根据功能划分为电源㊁时钟单元㊁Ｆｌａｓｈ模块和ＤＤＲ３数据存储单元等㊂ＦＭＣ子卡主控芯片选用Ｋｉｎｔｅｘ－７系列ＦＰＧＡＸＣ７Ｋ４１０Ｔ；ＤＤＲ３采用ＭＴ４１Ｊ５１２Ｍ８ＲＡ颗粒，总容量为２ＧＢ，最高存取速率图３㊀采集载板硬件原型实物支持１６００ＭＴ／ｓ，主要用于采集数据的高速缓存；Ｆｌａｓｈ模块采用ＮＯＲＦｌａｓｈ芯片ＭＴ２５ＱＬ２５６ＡＢＡ，用于固化和加载ＦＰＧＡ中ｂｉｔ镜像程序㊂图４为ＦＭＣ子卡硬件实现框图㊂图４㊀ＦＭＣ子卡硬件框图图５为ＦＭＣ子卡硬件原型实物图㊂图５㊀ＦＭＣ子卡原型实物２．２㊀信号调理电路设计信号调理电路包括直流隔离㊁单端转差分㊁衰减和ＡＤＣ接口匹配，用于系统的信号处理和阻抗变换等㊂信号调理电路框图如图６所示㊂图６㊀信号调理电路原理框图图６中，系统输入信号频率为３Ｈｚ９７ｋＨｚ，需经㊀㊀㊀㊀㊀第２期范威等：多通道采集器的设计４３㊀㊀直流隔离以防止直流偏置在电路中的干扰㊂ＡＤＣ芯片输入信号要求是差分输入，需将单端信号进行差分处理㊂外部输入信号电压范围为０２０Ｖ，而ＡＤＣ芯片支持的单端输入信号电压范围为０５Ｖ，因此将单端信号进行４倍衰减，以满足ＡＤＣ芯片输入信号电压范围的需求㊂另外，需进行ＡＤＣ接口适配，以满足ＡＤＣ芯片输入高阻的要求㊂２．３㊀采样电路设计由于信号的带宽近１００ｋＨｚ，基于工程实现考虑选择２５６ｋＨｚ的最高采样率；综合考虑性能㊁集成度和成本，选用８通道ＡＤＣ芯片ＡＤ７７６８㊂ＡＤ７７６８的高集成度，降低了所需的ＰＣＢ布局面积㊂采集单板采用１２颗ＡＤＣ芯片实现９６通道采集㊂根据ＡＤＣ芯片每通道单端输入信号范围为０５Ｖ，将基准参考电压设定为５Ｖ㊂图７给出了ＡＤＣ芯片的详细电路设计㊂图７㊀ＡＤ７７６８配置电路设计２．４㊀时钟和同步电路设计同步采集要求各ＡＤＣ的时钟和同步信号完全同源，以实现多通道同步采集㊂２．４．１㊀时钟分配电路主采集板选择３２．７６８ＭＨｚ或２４．５７６ＭＨｚ的参考时钟，该时钟通过高性能超低抖动缓冲器ＬＭＫ００１０５后输出４路为主㊁从采集板提供时钟，主㊁从采集板再分别采用低抖动缓冲器ＣＤＣＬＶＣ１１１２输出１２路为所有ＡＤＣ芯片提供ＭＣＬＫ（主时钟）㊂同源时钟设计框图如图８所示㊂图８㊀时钟同源设计框图在图８中，ＬＭＫ００１０５芯片输出偏斜为６ｐｓ；时钟在ＰＣＢ等长布线设计中，误差不超过３００ｍｉｌ，约为５０ｐｓ的延迟误差；ＣＤＣＬＶＣ１１１２最大输出偏斜为５０ｐｓ㊂由此可知，时钟的总延迟误差约为１０６ｐｓ㊂２．４．２㊀同步信号分配电路主采集板中ＡＤＣ１产生同步信号ＳＹＮＣ＿ＯＵＴ，该同步信号通过ＣＤＣＬＶＣ１１０４输出２路为主㊁从采集板提供同步信号，主㊁从采集板再分别采用ＣＤＣＬＶＣ１１１２输出１２路为所有ＡＤＣ芯片提供同步信号㊂同步信号同源设计框图如图９所示㊂图９㊀同步信号同源设计框图在图９中，ＣＤＣＬＶＣ１１０４和ＣＤＣＬＶＣ１１１２输出的最大偏斜为５０ｐｓ；同步信号在ＰＣＢ等长布线设计中，误差小于６００ｍｉｌ，约为１００ｐｓ的延迟误差㊂在同步信号同源电路中，可计算得到同步信号的最大延迟误差约为２００ｐｓ㊂２．５㊀ＦＭＣ子卡设计ＦＭＣ子卡中ＦＰＧＡ的Ｉ／Ｏ引脚数为９００，其中可用的普通Ｉ／Ｏ引脚数约３５０，另有高速接口ＧＴｘ１６ｘ㊂而单个ＡＮＳＩ５７．１－２００８标准的ＨＰＣ（多管脚数）ＦＭＣ支持４对标准时钟管脚㊁８０对标准差分管脚或者１６０个单端管脚㊁２对高速时钟管脚以及２０对高速差分管脚㊂合理安排ＦＰＧＡ与ＦＭＣ接口的连线后，ＦＰＧＡ的引脚连线分配如图１０所示㊂ＦＭＣ标准将子卡ＦＰＧＡ与载板Ｉ／Ｏ口分离设计，简化了ＦＰＧＡ接口电路设计，更好地实现系统的通用性和灵活性，且该设计支持高速口ＰＣＩｅ和ＳＲＩＯ通信㊂３㊀软件设计采集器软件主要包括采集板间ＳＲＩＯ数据传输㊁㊀㊀㊀㊀㊀４４㊀ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＦｅｂ．２０２１㊀图１０㊀ＦＭＣ与ＦＰＧＡ的连线设计ＤＤＲ３数据缓存和上位机软件㊂运行于采集板的软件设计为主从板兼容的形式，能够自动识别工作的模式，进而实现代码的可重用和可移植㊂设备工作时，通过ＶＰＸ背板连线的管脚信息判断是主９６通道还是从９６通道采集板，主采集板ＳＲＩＯ配置为接收数据模式，从采集板ＳＲＩＯ配置为发送数据模式㊂ＤＤＲ３高速缓存主从板采集数据，上位机通过ＰＣＩｅ接口控制数据采集和数据处理㊂３．１㊀采集数据传输机制采用的ＡＤＣ芯片ＡＤ７７６８支持八通道同步采集，采集数据的精度为２４ｂｉｔ，最高位为符号位㊂为了方便上位机处理数据，软件设计中对每个采样点通过符号位扩展的方式，将采样数据由原本的２４ｂｉｔ位宽扩展成３２ｂｉｔ，故一颗ＡＤＣ芯片在每个采样时刻输出８个３２ｂｉｔ数据㊂设计使用ＦＩＦＯ作为缓冲区缓存采集数据㊂如图１１所示，从采集板每颗ＡＤＣ芯片对应一个命名为ＦＩＦＯ０的缓冲区，每个缓冲区的读写数据的位宽为２５６ｂｉｔ㊂主采集板建立１２个命名为ＦＩＦＯ１的ＦＩＦＯ缓冲区对传输得到的从采集板采集数据进行缓存，主㊁从采集板之间通过ＳＲＩＯ接口完成ＦＩＦＯ０到ＦＩＦＯ１缓冲区数据传输㊂主㊁从采集板间数据传输设计如图１１所示㊂图１１㊀采集板间数据传输设计２块采集板ＦＰＧＡ之间通信采用５ＧｂｐｓＳＲＩＯ４ｘ进行通信㊂实测ＳＲＩＯ４ｘ接口的传输速率为１．２ＧＢ／ｓ，而从采集板的最大采集数据速率约为９６ＭＢ／ｓ㊂ＳＲＩＯ４ｘ接口传输速率超过从采集板数据采集速率，可以满足采集数据传输的需求㊂３．２㊀采集数据存储为了满足１９２通道同时工作的需求，软件中主采集板一共设计２４个命名为ＦＩＦＯ２的ＦＩＦＯ缓冲区缓存采集数据，通过软件配置使能需要使用的ＦＩＦＯ２㊂主从采集板一起工作时，从采集板的采集数据按照时序通过ＳＲＩＯ接口送到主采集板，主采集板将２块采集板的采集数据整理好并缓存在主采集板的ＤＤＲ３中，当ＤＤＲ３缓存的数据量大于等于１ＭＢ时，上位机开启ＰＣＩｅ的ＤＭＡ读数据通道，读取这１ＭＢ数据后关闭读数据通道，等待ＤＤＲ３缓存数据量再次达到１ＭＢ时重复以上步骤㊂同时上位机将数据连续存入存储板或作进一步处理㊂１９２通道采集数据存储设计如图１２所示㊂图１２㊀采集数据存储设计图１２中，当设备１９２通道全部开启时，系统最大的并行采集速率约为９２ＭＢ／ｓ，而ＤＤＲ３实际的读写速率为１０ＧＢ／ｓ㊂可知，实时采集数据速率远远小于ＤＤＲ３的读写速率，即ＤＤＲ３性能满足系统实时缓存采集数据的要求㊂采用的高性能ＦＰＧＡ芯片ＸＣ７Ｋ４１０Ｔ支持Ｇｅｎ２ＰＣＩｅ４ｘ接口，ＰＣＩｅ４ｘ接口传输速率为２ＧＢ／ｓ，故采用ＰＣＩｅ４ｘ接口传输满足系统最大的并行采集数据速率要求㊂ＰＣＩｅ接口通信有２种模式：采集板与上位机之间数据批量传输采用ＰＣＩｅ的ＤＭＡ通信模式；而对于上位机与采集板之间控制信号的接收和下发，采用ＰＣＩｅ的读写寄存器通信模式㊂４㊀实验信号源为采集板提供输入信号，上位机通过ＰＣＩｅ控制系统采样率并控制处理采集数据，采集板采集的数据通过ＰＣＩｅ保存到存储板，ＵＳＢ从主控板中导出采集数据，在调试ＰＣ利用ＭＡＴＬＡＢ分析采集器的性能㊂用于采集器性能测试的实验系统如图１３所示㊂㊀㊀㊀㊀㊀第２期范威等：多通道采集器的设计４５㊀㊀图１３㊀采集器性能测试实验系统４．１㊀采集功能验证４．１．１㊀采集板数据采集功能测试按图１３搭建实验系统，配置采集器正常采集数据，通过ＦＰＧＡ调试实时采集数据㊂采用Ｖｉｖａｄｏ２０１７．４ＩＬＡ抓取２块采集板ＡＤＣ数据采集时序，其中ｍａｓｔｅｒ＿ｆｌａｇ为１是主９６通道采集板，ｍａｓｔｅｒ＿ｆｌａｇ为０是从９６通道采集板㊂２块采集板的数据采集时序如图１４所示㊂图１４㊀采集板数据采集时序从图１４可以看出主从采集板能够正常采集数据㊂进一步通过比较主从采集板间硬件连接的同步信号，可以发现两板实现了同步采集㊂４．１．２㊀上位机采集测试启动设备，打开如图１５所示的上位机软件㊂图１５中，实测数据记录速率为１９６ＭＢ／ｓ，与１９２通道数据最大并行采集速率一致㊂系统选取了ＡＤＣ的４种抽取工作模式，再结合ＦＰＧＡ控制ＡＤＣ所处的ＰＩＮ模式并选择ＡＤＣ芯片的ＭＣＬＫ频率，能够实现采样率在图１５㊀系统上位机采集测试界面２５６㊁１９２㊁１２８㊁９６㊁６４㊁４８㊁３２㊁２４ＫＳＰＳ之间的任意改变㊂４．２㊀采集精度测试信号源ＳＭＡ１００Ｂ提供输入信号１ｋＨｚ正弦波，任意选择ＡＤＣ芯片ＡＤ７７６８的一个通道，在采样率为２５６ＫＳＰＳ下采集数据，导出数据后得到如图１６所示的信号频谱㊂（ａ）没有加滤波器的频谱（ｂ）加滤波器的频谱图１６㊀ＡＤ７７６８采集获得的频谱图１６中，有效位数（ＥＮＯＢ）和信纳比（ＳＩＮＡＤ，单位ｄＢｃ）的关系由ＥＮＯＢ＝（ＳＩＮＡＤ－１．７６３）／６．０２（ｂｉｔｓ）得到㊂图１６（ａ）为没有加滤波器采集结果，图１６（ｂ）为加滤波器后的结果，所加的滤波器为８阶低通滤波器，其截止频率为８ｋＨｚ㊂由图１６（ａ）和图１６（ｂ）的测试结果对比可知信号源的二次谐波（２ｋＨｚ）性能差，导致ＳＦＤＲ（无杂散动态范围）指标整体偏低㊂ＡＤ７７６８在快速工作模式时，最高采样率为２５６ＫＳＰＳ㊂表１列出了ＡＤ７７６８数据手册针对输入信号１ｋＨｚ正弦波主要的动态性能参数：信噪比（ＳＮＲ）㊁ＳＩＮＡＤ㊁ＳＦＤＲ和总谐波失真（ＴＨＤ）㊂表１㊀ＡＤ７７６８数据手册给定的动态参数采样率／ＫＳＰＳ输入信号／ｋＨｚＳＮＲ／ｄＢＦＳＳＩＮＡＤ／ｄＢｃＳＦＤＲ／ｄＢｃＴＨＤ／ｄＢｃ２５６１ȡ１０６．２ȡ１０９ȡ１０６ɤ－１１３㊀㊀㊀㊀㊀４６㊀ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＦｅｂ．２０２１㊀图１６（ｂ）显示的结果与表１对比，虽然在实验中采用了最大截止频率为８ｋＨｚ的滤波器，但是由于信号源输出的二次谐波性能差，所以导致ＡＤ７７６８中ＳＦＤＲ和ＴＨＤ的测试结果与器件手册给出的参数相比稍差，而其他动态性能指标与手册中给出的参数相当㊂４．３㊀同步性能测试信号源输出１ｋＨｚ正弦波信号，在功分后输入ＡＤＣ完成采样率为２５６ＫＳＰＳ的同步采样㊂同步采集得到的信号波形如图１７所示㊂㊀（ａ）３２通道同步测试波形（ｂ）放大后３２通道同步测试波形图１７㊀采集数据同步波形因测试条件限制，测试１９２通道同步时需切换６次完成所有通道间的同步性能测试㊂以通道１㊁３３㊁６５㊁９７㊁１２９㊁１６１为参考基准，每次进行ＦＦＴ分析，并计算正弦波的相位，可以得到其他３１个通道与参考基准间的通道延迟和角度偏差㊂测试通道间同步性能结果如表２所示㊂表２㊀通道间同步测试结果测试通道通道间最大延迟／ｎｓ通道间最大角度偏差／（ʎ）ｃｈ１－３２１４．１１４１．３０１ｃｈ３３－６４１６．６１５１．５３１ｃｈ６５－９６２２．９４４２．１１５ｃｈ９７－１２８１２．８７２１．１８６ｃｈ１２９－１６０１５．７５４１．４５２ｃｈ１６１－１９２１７．３１１１．５９５㊀㊀表２的实测结果表明，系统通道间同步性能小于２５ｎｓ，满足大部分声呐及语音信号处理要求㊂４．４㊀性能分析表３列出了近年来多通道采集器所采用的主控芯片㊁采集通道数㊁最高采样率和采样精度㊂本文所设计的采集器的采集通道数为１９２个㊁最高采样率为２５６ＫＳＰＳ且采样精度为２４ｂｉｔ，与表３列出的设备比较，该采集器在采集通道数和采样精度上表３㊀已有多通道采集器性能对比表文献主控芯片采集通道数最高采样率／ＫＳＰＳ采样精度／ｂｉｔ［１］ＦＰＧＡ１０８２５０１６［２］ＦＰＧＡ１２８２００１６［３］ＦＰＧＡ１２８２０００１６［４］ＦＰＧＡ１８０６５０００１２［６］ＦＰＧＡ９６１４４２４［７］ＦＰＧＡ６０４００１８有一定的优势，但在采样率方面作了折中处理㊂这是由声呐与语音信号的特点决定的，在大部分场合语音信号对采样率的要求并不高，本文所设计的采集器在通道数㊁采样精度和采样率等方面可以满足声呐与语音信号应用的需求㊂５㊀结束语采用双宽度ＦＭＣ结构，选用高性能ＦＰＧＡ和高精度ＡＤＣ并结合上位机软件控制，设计了一种通用性强的高精度多通道采集器系统㊂测试结果表明，该采集器支持１９２通道并行数据同步采集，通道延迟误差小㊁采样率可配置切换㊁数据吞吐速率和实时性高㊂满足在声呐与语音信号处理中的应用需求㊂对多通道采集器的研究设计与工程实现，具有一定的参考价值和借鉴意义㊂参考文献：［１］㊀阚成良．ＡＵＶ载多波束声呐接收系统硬件平台设计与实现［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工程大学，２０１９．［２］㊀易志强，韩宾，鲜龙，等．旋转环境下基于ＦＰＧＡ的多通道数据采集系统设计［Ｊ］．电子技术应用，２０１９，４５（９）：６０－６４．［３］㊀唐亮，刘晓东，刘治宇．一种通用多通道高频相控发射和采集系统［Ｊ］．声学技术，２０１６，３５（２）：１７４－１７９．［４］㊀杨成，夏伟杰，杨康，等．多波束成像声呐调理采集电路的设计［Ｊ］．电子测量技术，２０１３，３６（１２）：１０８－１１７．［５］㊀杨博，张加宏，李敏，等．基于ＡＲＭ的多通道数据采集系统［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１５（２）：１０４－１０７．［６］㊀张理京．基于９６通道同步数据采集系统的软硬件设计与实现［Ｄ］．西安：西安电子科技大学，２０１４．［７］㊀董卫珍，衡总，张磊磊．基于ＦＰＧＡ的多通道采集传输模块的设计［Ｊ］．电子技术与软件工程，２０１７（１７）：１１７－１１８．［８］㊀韩宾，易志强，江虹，等．一种高精度多通道实时数据采集系统设计［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１９（９）：４２－４５．作者简介：范威（１９９２），硕士研究生，主要研究领域为数字信号处理实现㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｓ１７０３０８１００１＠ｃｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ通信作者：楼喜中（１９７６），副教授，博士，主要研究领域为无线定位㊁ＭＥＭＳ传感器导航定位㊁多天线技术㊁信道编码㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｏｕ９９９＠ｃｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ（上接第３５页）［１０］㊀ＺＨＡＯＣ，ＷＯＯＤＧＳ，ＸＩＥＪ，ｅｔａｌ．Ａｆｏｒｃｅｓｅｎｓｏｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｒｅｅｗｅａｋｌｙｃｏｕｐｌｅｄｒｅｓｏｎａｔｏｒｓｗｉｔｈｕｌｔｒａｈｉｇｈｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ［Ｊ］．Ｓｅｎｓｏｒｓ＆ＡｃｔｕａｔｏｒｓＡＰｈｙｓｉｃａｌ，２０１５，２３２：１５１－１６２．作者简介：修日（１９９４），硕士研究生，主要研究方向是基于模态局域化的微型电场传感器㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｘｉｕｒｉ＠ｍａｉｌ．ｕｓｔｃ．ｅｄｕ．ｃｎ杨鹏飞（１９８６），讲师，博士，主要研究方向是微传感器与微系统㊁新型电学量传感器㊁低频电场探测㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｙａｎｇ３３０６５０５９１＠１２６．ｃｏｍ。

一种多通道数据采集系统设计研究

关键词：多通道数据采集；控制软件；ＶＢ．６０；Ｃ８５１０００Ｆ２
中图分类号：Ｐ７Ｔ２４
文献标识码：Ａ
文章编号：１７ — ２６２１）９０１ — ３６４６３（０２１ — ０４０
Ｄｅｉｎｏｕｌｉｃｎｌｄａａａｑｉｉｉｎｓｓｅｓｇｆｍｔ－ｈａｎｅｔｃｕｓｔｏｙｔｍ
ＡｂｔａｔＭｕｔｃａｎｌａａａｑｉｉｏｙｔｍｅｉｎｄａｄａｏｔｔｅＣ０１００ｍｉｒｅｎｒｌｒｈａａａｑｉｉｏｓｒｃ：ｌ－ｈｎｅｔｃｕｓｔｎｓｓｅｉｄｓｇｅｎｄｐｓｈ８５Ｆ２ｅｏｏｔｌ．ＴｅｄｔｃｕｓｔｎｉｄｉｓｏｅｉｓｓｅｕｅＢｉｔｒａｅｔｒｎｆｒｄｔｎｃｍｍｕｉａｉｎｂｔｅｅｓｓｍｎｏｕｅ，ｔｅＵＳｎｅｆｃｒｖｄｓｙｔｍｓｓＵＳｎｅｆｃｏｔａｓｅａａｉｏｎｃｔｅｗｅｎｔｙｔａｄｃｍｐｔｒｈＢｉｔｒａｅｐｏｉｅｏｈｅｐｗｅｒｔｉｓｓｅＴｅｍｏｉｒｎｅｆｃｎｏｏｔｌｏｏｒｆｓｙｔｍ．ｈｎｔｔｒｅａｄｓｍｅｃｎｒｍｍａｄｒｅｉｎｄｂｍｐｏｉｇＶＢ．ｏｈｏｉａｏｃｎｓａｅｄｓｇｅｙｅｌｙｎ６０，ｃｌｃｉｎｄｔｓｏｌｔａａｉｅｏ

多通道AD采样同步设计

64 | 电子制作 2019年02-03月变，也可进行试验过程中所需电压、电流等物理量的测量。

在数据测量过程中，如果采集通道数量较多，采集速度要求较高时，如何保证多个测量点的测量数据保持同步性是如今数据采集系统设计中需要解决的问题。

保持多块采集板卡之间的同步性，可以使用时钟同步线，或者以太网同步时间戳等方式完成。

基于单块采集板卡多通道之间的同步设计问题是本文的研究内容。

在具体介绍本文的设计之前需要解释两个问题：①为了保证单块板卡多通道同步问题，采集板卡的硬件设计显然不能使用单一AD 芯片加多通道切换方式，因为通道切换产生的时间间隔就已经使得各通道之间不能保持同步；②多个AD 芯片寄存器的同步读写可以使用FPGA 作为很好的解决方案，但是考虑到FPGA 使用门槛较高，并且在完成数据采集系统其他功能，例如:CAN 总线通讯、以太网通讯、触摸屏显示等方面不是那么的方便快捷。

所以本文采用飞思卡尔的i.MX6Q 处理器加多路AD7734作为硬件结构，在此基础上完成多通道的同步采集设计。

作为转换芯片，每一个AD7734芯片有四路采样输入通道可供切换，可以满足每一个测量通道三路不同种类模拟信号的采集。

具体AD 转换电路见图1。

AD7734数模转换芯片共有4个模拟输入口AIN0~AIN3，可以通过操作相应寄存器进行四个通道的切换采样。

最高可接受10V 单极或双极电压输入，并具有超量程或欠量程检测功能。

与主控芯片连接的通讯口共6个管脚功能如表1所示。

表1 AD7734 IO管脚定义管脚功能SCLK 寄存器操作时钟DOUT寄存器读取管脚DIN 寄存器写入管脚C _____S片选R ________D Y数模转换完成标志位管脚R ____________E S E T复位管脚为了能够保证采集模块中8个AD 转换芯片的同步操作，硬件设计示意图如图2所示（图中只示意性的画了4个AD 芯片）。

图1 AD 转换电路图信息工程图2 多路AD7734硬件设计示意图本设计将8个AD芯片的R____________ESET管脚合并为一个管脚，8个SCLK管脚也合并为一个管脚，分别与i.MX6Q处理器的IO口相连接。

多通道数据采集卡同步功能的设计与实现_高健

第25卷第1期2008年1月机电工程M EC HAN ICAL &ELECTR ICAL ENG INEER I NG M AGA Z I NE V o.l 25N o .1Jan .2008收稿日期:2007-07-24作者简介:高健(1982-),男,浙江安吉人,主要从事嵌入式系统设计方面的研究。

多通道数据采集卡同步功能的设计与实现高健,杨成忠,唐明明(杭州电子科技大学自动化学院,浙江杭州310018)摘要:介绍了多通道数据采集卡同步功能的实现方法,讨论和处理了实现同步功能的相关问题。

该设计采用一种二级时钟分配方案,不仅实现了板内各通道的真正实时的同步采集,并且可以方便灵活地实现多块板卡的板间同步,具有高速、高精度、多路同步采集的特点,可广泛应用于对信号的同步性能要求较高的数据测量系统中。

关键词:数据采集;同步触发;A /D 转换中图分类号:TP393 文献标识码:A文章编号:1001-4551(2008)01-0082-04D esign and rea lization of t he si m ult aneous f unction in t he m ult-i channel data acquisition cardGAO Jian ,YANG Cheng -zhong ,TANG M ing -m i n g(C ollege of A uto m ation ,H angzhou D ianzi University,H angzhou 310018,China)Abstrac t :The design and rea lization of the s i m u ltaneous f unc ti on i n the mu lt-i channe l data acqu isiti on card w ere i ntroduced .A nd also the corre l a ti ve po i nts o f t he si m ultaneous function w ere d iscussed and d i sposed .The desi gn used a t w o -step c l ock distr-i bu tion ,which not only rea lized the rea-l ti m e mu lt-i channe l si m u ltaneous acqu isiti on i n one card ,bu t also rea lized t he si m u ltane -ous acqu i sition f uncti on i n m ore t han one card v ery conven ientl y.The ca rd has the feat ures o f h i gh -speed ,h i gh precision and mu lt-i channel si m ultaneous acqu i s ition ,can be w i de l y used in t he da ta acqu isiti on system w hich has h i gh request of t he si m ulta -neous si gna.lK ey word s :data acquisiti on ;si m u ltaneous tri gge r ;A /D conve rt0 前言随着电子技术的深入发展和科研生产的需要,人们已经不再满足于用单路A /D 数据采集来分时采集多路测试信号。

远程多通道高速数据采集精确同步方案设计

ｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｉｃｔｏｆｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｎｄａｌｅｆｘｉｂｌｅｅｘｐａｎｓｉｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｅｔｓａｍｐｌｅｄｄａｔａｓｈｏｗｓｔｈａｔ，ｕｎｄｅｒｈｅｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓａｍｐｌｅｃｈｎｎａｅｌｓｗｉｈｔ５０ｍｅｔｅｒｓｄｉｓｔａｎｃｅ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄ
２０１３年第５期
文章编号：１００９— ２５５２（２０１３）０５— ００７６— ０４中图分类号：ＴＰ２７４．２文献标识码：Ａ
远程多通道高速数据采集精确同步方案设计
顾剑鸣，王智显，宫新保
Ｄｅｓｉｇｎｏｆｒｅｍｏｔｅａｎｄｍｕｌｔｉ・ｃｈａｎｎｅｌｈｉｇｈｓｐｅｅｄｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｗｉｔｈｐｒｅｃｉｓｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ
ｓｃｈｅｍｅｏｆｄｉｓｔｉｒｂｕｔｅｄｄａａｔａｃｑｕｉｓｉｉｔｏｎ Байду номын сангаасｗｉｔｈｐｒｅｃｉｓｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｓｃｈｅｍｅ．ｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｃｌｏｃｋａｎｄｔｒｉｇｇｅｒｓｉｇｎａｌｉｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｉｎａｃａｓｃａｄｅｄｗａｙ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｈｔａｔｅｃｈｎｉｑｕｅｔｏｍｅａｓｕｒｅｈｅｔｔｒｉｇｇｅｒｄｅｌａｙａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｗｈｉｃｈｉｓｃｌｌａｅｄＡｕｔｏＳｙｎｃ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｃｈｅｍｅｎｏｔｏｎｌｙａｃｈｉｅｖｅｓｈｅｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｒｅｃｉｓｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ，ｂｕｔｌｓａｏｈａｓｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｔｏｅｘｐａｎｄｌｆｅｘｉｂｌｙ．Ｔｈｅｓｃｈｅｍｅｈａｓｈｅｔ

一种多通道异步采样ADC实现多通道同步采样的方法[发明专利]

专利名称：一种多通道异步采样ADC实现多通道同步采样的方法
专利类型：发明专利
发明人：宋恩亮,张鑫,刘华巍,李宝清,袁晓兵
申请号：CN201210439956.2
申请日：20121106
公开号：CN102946251A
公开日：
20130227
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种多通道异步采样ADC实现多通道同步采样的方法，在一个采样周期内，对N个模拟输入通道对称通道序列执行M次对称复采样，然后将单个模拟输入通道的多次采样值累加，得到多个通道的通道序列对称点处单采样点同步采样数据，其中，N≥2、M≥2。

本发明成本低，运算量低，可在实时性与系统运算资源开销之间得到有效平衡。

申请人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
地址：200050 上海市长宁区长宁路865号5号楼505室
国籍：CN
代理机构：上海泰能知识产权代理事务所
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利用FPGA实现的多通道同步数据采集卡

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ；ＦＰＧＡ；Ａ／Ｄ
ＰＣＩ０４作为一种国际标准的控制总线，在测试和控制中得到了广泛应用，但目前市场上与之配套的同步数据采集卡还很少。基于ＰＣＩ０４总线的高精度数据采集卡的主要功能是把外界模拟信号的电压参量经过Ａ／Ｄ转换器转换成数字量，并把转换结果存储以便分析处理。本文所述采集卡采用了ＡＤ公司推出的高速、低功耗、四通道同步采样１２位并行接口的Ａ／Ｄ转换器ＡＤ７８６４，用ＦＰＧＡ进行逻辑功能控制和数据缓存，使得该数据采集卡硬件电路极为简单。１数据采集卡的原理及组成
降沿来表示。此时片选信号／ＣＳ端接地，由读信号／ＲＤ读出
数据。当读信号／ＲＤ和片选信号／ＣＳ同时保持低电平时
才可读数据，读操作在工作时要确保写信号，ＷＲ处于高
电平。每次读数据操作增加输出数据寄存器指针，读完
最后一个转换数据时，将输出数据寄存器指针复位。写
操作主要完成工作模式的设置，一般只在初始化或转换
‘ＯＲ２
图３中断产生电路
２．２．３主机读取数据电路当主机响应了读中断请求之后，就会开始从ＦＩＦＯ
中取数，但是六个ＦＩＦＯ的工作基本保持一致，所以存在主机先从哪一个ＦＩＦＯ中读取数据的问题，因此需要设计一个数据选择读取电路，如图４所示。
图中数据选择电路通过三位地址ａ０、ａ１、ａ２来对六个ＦＩＦＯ的六路数据选择输出。２．２．４ＡＩＤ转换启动信号发生电路
品中。系统通过ＦＰＧＡ来实现高速数据缓存及逻辑控
制。采用的器件是ＦＩ正Ｘ１Ｋ系列的ＥＰＩＫ３０ＴＣｌ４４—１器
件，其最大工作频率为４０ＭＨｚ，消耗１５３３个ＬＣ，平均编
码时间为２０个时钟周期。ＦＰＧＡ除了要满足相应的时
序要求外，还要求控制数据的位数和Ａ／Ｄ转换器的位

多路视频同步记录与回放系统

多路视频同步记录与回放系统摘要：随着作战模拟团的现代军事行动训练技术的发展，显示程序已由一种新型军事导调实践。

现代显示设备，如投影设备、多屏拼接、音频矩阵电路设备等，能够创建全面的视觉环境，全面显示模拟战争的各种图像信息。

这使得通过分析作战数据图像的感知和变化的体积数据，可以更真实地呈现军事作战场景中的模拟和各种战术。

关键词:导调系统;多路视频;同步记录回放随着计算机、网络和多媒体技术的迅猛发展，一种新型的演示管理方式对于安全和监控来说变得越来越重要、直观、实用、实时和丰富的内容。

但是，当今大多数面向演示的系统通常是一种用于实时播放任务的图像处理方法，能满足同步记录和播放图像数据的不同要求，但是，不同的场景不能自动切换。

一、多路视频记录技术当前，视频记录技术有三种主要工具，硬件相关SDK、VFw和Direct—Show第三方开发工具包。

SDK是首先引入的，但该技术的缺点是不同的制造商、类型的视频硬件使用不同的SDK工具，使得视频捕获程序和代码因硬件而异。

这降低了软件的可移植性和共享性。

VFⅣ是微软于1992年推出的一项技术，其最大优势在于软件开发人员不再需要考虑某些硬件模型在视频捕获和相关硬件方面的可靠性。

这提高了软件开发效率DirectShow技术是另一种常见的视频捕获技术，应用层DirectShow系统。

有三种类型过滤器:源、交换、提交过滤器，以及使用各个过滤器时按特定顺序协调过滤器图表中的工作，以实现数据流的整体处理。

由于视频编码解码算法的复杂性增加了视频编码解码技术的复杂性。

因此，实施现有视频压缩软件不仅在技术上非常灵活，而且成本低廉，大大缩短了编程时间。

二、多路视频同步记录与回放系统设计1.功能要求。

多路视频同步和回放技术将成为一种新技术，用于演示军事作战仿真防护中的系统启动。

它实时向存储设备演示的大幅画面、场景和任务，以模拟训练并实时显示任务。

任务完成后，可以自动捕获录制的视频文件，而无需再现模拟演练场景。

一种多通道视频同步采集方案

网传输延迟造成多采集模块数据匹配错误。在某镀锌生产线的现场试验证明该方案可行。
关键词：钢振动检测；频采集；同步；串行通信带视
中图分类号：Ｈ７４Ｔ４文献标识码：Ａ文章编号：１７ — ２６２ｌ）１０６一３６４６３（０１ｌ— ｏ８Ｏ
ａｐａ．ｍｅａｉｒａｇｄａ５ｄｇｅｓａｄｓｏｔｔｅａｒｙｏｐｔ．ＳｎｈｏｉｎｉｎｓｓｎｎｔｅＲＳ８ｕｏｐｅｒＣａｒｓａｒｎｅｔ４ｅｒｅｎｈｏｈｒｆ５ｓｏｓｙｃｒｎｚｇｓｇａｉｅｔｏ４５ｂｓｔａｉｌｈａｈｅｅｓｎｈｏｏｓｃｐｕｅ，ｎｎｕｅｔｅｓｎｈｏｉａｉｎｒｌｂｌｙｏｅ０ｄｓａｃ．ｅｉｌｎｍｂｒｉｎｌｄｄｉｈｃｉｖｙｃｒｎｕａｔｒａｄｅｓｒｙｃｒｎｚｔｅｉｉｔｖｒ６ｍｉｔｎｅＳｒａｕｅｓｉｃｕｅｎｔｅｈｏａｉｍｅｓｇｏａｉｄｐｃｅｓｆｏｄｆｒｎｉｅｓｍｉｍａｃｎｔｅＰａｓｄｂｈｒｅｒｎｍｉｓｏｅａ．ｉｌｅｔｉｓａｅｔｖｏａｋｔｒｍｉｅｅｔｄｏｓｔｈｉｈＣｃｕｅｙＥｔｅｎｔａｓｓｉｎｄｌｙＦｅｄｔｓｓｎａｖｔＣＶＧＬｓｏｔａｅｓｌｔｎｉｐａｔａｌ．ｈｗｔｔｏｕｉｒｃｉｂｅｈｈｏｓｃＫｅｒｓｉｒｔｎｍｅｓｒｍｅｔｆｂ；ｖｄｏａｑｉｉｏｙｗｏｄ：ｖｂａｉａｕｅｎｏｏｗｅｉｅｃｕｓｉｎ；ｓｎｈｏｉａｉｎ；ｓｒｌｃｍｍｕｉａｉｎｔｙｃｒｎｚｔｏｅｉｏａｎｃｔｏ

一种多通道的数据采集系统的硬件设计与研究

表２７４ＬＳ７４触发器真值表
ＳＤ
Ｌ
在大部分的测试系统中都会进行数据采
ＲＤ
Ｈ
ＣＬＫ
Ｄ
Ｑ
Ｈ
Ｏ
Ｌ
集，实现数据精确连续的模数转换。ＡＤＣ０８０９是一种在数据采集中比较常见的８路模数转换器。但是如果要实现更多通道数的数据转换的话则比较麻烦，本文旨在通过用两片ＡＤＣ０８０９构建一个１６通道的数据采集系统，从而满足了
ＥＯＣ变为高电平。单片机读取Ａ／ｎ转换结果的方式主要有三种，本文采用的是中断法。两个ＡＤＣＯ８０９的Ｅ０Ｃ必须经过非门接到ＳＴＣ１５Ｆ２Ｋ６０Ｓ２的中（４）微处理器ＳＴＣＩ５Ｆ２Ｋ６０Ｓ２单片机ＮＴ０和ＩＮＴｌ上，单片机的中断本文根据系统设计需求采用宏晶公司断请求输入端ＩＴＣｌ５Ｆ２Ｋ６０Ｓ２启动开发的ＳＴＣｌ５Ｆ２Ｋ６０Ｓ２系列单片机，其具有高触发方式为下降沿触发。Ｓ／Ｄ转换后可以做其他工作，当Ａ／Ｄ转换结束速、高可靠、低功耗、超强抗干扰等特点，加ＡＯＣ由低电平变为高电平，经过非门传到密性超强，指令代码完全兼容传统８Ｏ５ｌ，但时，ＥＩＮＴ端，ＳＴＣ１５Ｆ２Ｋ６０Ｓ２收到中断请求信号。若速度快８～１２倍。内部集成高精度Ｒ／Ｃ时钟，ＴＣ１５Ｆ２Ｋ６０Ｓ２开着中断，则进入中断服务程５ＭＨｚ～３５ＭＨｚ宽范围可设置，可彻底省掉外路。３路ｃｃＰ／ＰｗＭ／序，在中断服务程序中读取Ａ４．结束语ＰＣＡ，８路高速１Ｏ位Ａ／Ｄ转换（３Ｏ万次／秒），内

一种多通道数据同时采集卡

一种多通道数据同时采集卡
刘军海;陆明珠
【期刊名称】《电子与自动化》
【年(卷),期】1995(024)005
【摘要】一种多通道数据同时采集卡刘军海，陆明珠，苏启生（西安交通大学金属材料强度研究所，７１００４９）ＡＮｅｗＭｕｌｔｉ－ＣｈａｎｎｅｌＤａｔａＳａｍｐｌｉｎｇＣａｒｄ￥ＬｉｕＪｕｎｈａｉｅｔａｌ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ．）Ａｂｓｔｒａ...
【总页数】3页(P33-35)
【作者】刘军海;陆明珠
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TP336
【相关文献】
1.面向数控机床的多通道传感数据采集卡设计 [J], 王谦;王伟;石照耀
2.基于PCI数据采集卡的高速多通道数据采集系统 [J], 马涛;郑鑫
3.一种支持Android的多通道数据采集卡设计 [J], 苏湘;罗健飞;吴仲城;申飞
4.一种多接口多通道的同步数据采集卡的设计与实现 [J], 郑晨曦;吴次南;蒋小菲
5.基于数据采集卡的多通道阵列信号采集系统设计 [J], 胥保春;李佩娟;盛云龙;钱厚亮;吴金秋
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一种多通道同步显示技术的研究与实现

一
图ｌＭａｔｒｓｅ通道与Ｓａｅｌｖ通道同步流程系统显示场景经历三个阶段：读取数据、渲染场景、显示场景［。４一般隋况下，１计算机在渲染场景所花的时间要比另两个阶段所花的时问加起来还多很多，，因此要达到多个通道的同步显示，重点在对渲染时间的控制把握Ｅ。为此，设计了下面的流程算法。
摘要：本文重点讨论了平板幕和环形幕两种多通道系统的拼接技术，出了实现方法。选用ＴＰ协议建立了分布式通信环境，Ｍａｅ端给Ｃ在ｓｒｔ
和Ｓａｅ的通信过程中通过添加最大相关等待时间机制对多通道系统进行优化，ｌｖ端实现了大屏幕的多通道立体显示系统．出了一个被动式给
ｌｐ）ａＸ；
ｌａｓｅｒｆｏｔｙｈａ＝ — ＤＯｆｅＹ（ｎ＿ｅ＿２ｍｆｔｓ１－ｌＯｖｒ
＿
ｌｐ；ａ
／／偏移视锥ｐａｒ＞ｅＯｆｔ（ｇＭａｒ（ｄｎｉＯＣｍｅａ一ｓｔｆｅ０：ｔ）ｅｔｙ．ｓｓｉｊ：ｔｐｒｘｈａｙｈａ】ｔ，ｅｒｓｅｒ０ｓ，；
～
，
ｍ
＿
，／偏移视锥ｐａｒ－ｓｔｆｅｍｔｔ，０．；Ｃｍｅａ＞ｅＯｆｔａ．ｒ０，０ｓ（ｐ０．０）
｝
ｅｓｌｅ
系统的同步过程由控制主机和显示从机之间的通信来完成，本驾驶模拟器系统将控制主机也作为显示通道之一，Ｍｓｒ称为ａｔ通道，ｅ其它显示从机均为Ｓａｅｌｖ通道。图１描述了系统的同步过程。

一种多通道高速并行数据采集系统的设计与实现

数字处理单元Ｉ；数字图象存储器４
图象数据通道
广泛的应用。目前已经大量使用在航空、航天、
军工领域中的有关飞行器安全检测［１］，以及飞机
蜂窝复合材料的检测等方面。但在应用中，该技
术虽然体现了一定的优越性．同时也存在一些问题。由于采用该方法必须依靠温差，飞机着陆须尽快检查，时间越长，图像越模糊，因此，要及时获得检测数据．就必须设计一个具有高速、实时性的红外图象数据采集系统来减少检测误差。根据该系统的特点，本文采用ＤＰＦＧＳ＋ＰＡ结构设计的红外图像采集系统满足了高速数据采样、快速运够识别的汇编语ＮＩ语Ｓｆ￣
收稿日期：０６０ — １２０ — ６２
言代码，这使得ＤＰ用程序的开发如虎添翼。Ｓ应
３电子元器件主用２０．０删．ｈａＣ．ｅ２０６１ＣｉＥＤｎｔｎ
行数据采集的设计思路。
关键词：数据采集；ＦＧＰＡ；数据压缩；ＤＰＳ；多通道；高速并行
０引言
红外热成像检测技术在检测领域正日益得到
标提取。其系统原理如图１所示。
，黑＿＿ ■■ ＿＿ ■＿，＿ ■ｌ＿ ■
据进行处理。
１１ＤＰ片的选择．Ｓ芯
要完成数据和信息的收集和转发功能，而用现场

一种多通道同步数据采集系统的设计

多通道共享Ａ／转换器的数据采集系统通常被称为同步Ｄ
测信号比较微弱和杜绝因漏电流可能对病人产生电击的情况，设计中加入了多级放大电路和光耦隔离放大器ＩＯＩ０在ＳＯ。
由于医院使用的检测仪器比较多，系统还可能会受到来自多
２ｎｏｍａｏｎｉｅｒｇＣｏｅｅｏｈｎｄｉｅｉｆｅｈｏｏｙＣｈｎｄｉｕ１０９Ｃｉａ．ＩｒｔｎＥｇｎｅｎｌｇｆｅｇｕＵｎｒｔｏｃｎｌ，ｅｇｕＳｈａ６０５，ｈｎ）ｆｉｉｌＣｖｓｙＴｇｃｎ
ＣＨＥＮＧｅＷｎ—ｂＬＩＣａｏ，ｎ—ｐｉｇ２ｎ
（．ｈｓｓｄＥｌｃｒｎｃＩｆｒａｏｐｒｍｅｔｏｂｎＵｎｖｒｔ，ｂｎＳｃｕ４０７Ｃｈｎ；１ＰｙｉｅｔｉｎｏｍｔｎＤｅａｔｎｆｃａｎｏｉＹｉｉｉｅｓｙＹｉｉｉｈａ６４０，ｉａｉｎ
方面的电磁干扰（ＭＩ，因此，在系统设计中用加入看门狗Ｅ）（ＷＤＴ）电路的办法去解决。１．１光耦隔离放大器ＩＯ１０Ｓ０ＩＯＩ０线性光隔离放大器的响应速度快，持续隔离电压ＳＯ大于７０击穿电压大于２０Ｖ，电流为０３，流隔离５Ｖ，５０漏．直
ｎｚｔｎｍｕｔｃａｎｌａｃｕｓｏｓｍｒｄｃｌｙｔｍａｄｏＤＣ００．ｈｅｈｏｇｓｆｐｃｌ — ｏｐｅｏｔｎｉｉｌ— ｈｎｅｄｔａｑｉｔｎｓｔｆｉａｓｓｂｓｎＡａｏｉａｉｉｙｅｏｍｅｅｅ８９Ｔｅｔｃｌｉｔａｙｃｕｌｉｌｏ，ｎｏｅｏｏｉｌｄｓａｉ