高速数据采集卡

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高速数据采集卡的信号处理功能

高速数据采集卡的信号处理功能高速数据采集卡的信号处理高速数据采集卡可以实现精确的，高分辨率的数据采集，并传输到主机上。

在高速数据采集卡和主机上的应用信号处理函数，可以对获取信号进行增强处理，或者通过简单测量抽取最有用的信息。

现代高速数据采集卡支持软件，像坤驰科技公司代理的Spectrum的Sbench6 和很多第三方程序，吸收了很多信号处理的功能。

这其中包括波形运算，积分，boxcar平均，快速傅里叶变换FFT，前置滤波功能，和直方图。

这个应用笔记将研究所有这些功能并且提供这些工具均有应用的典型的范例。

模拟计算（波形运算）模拟计算包括对获取波形的加法，减法，乘法和除法。

在数据上应用这些函数是为了提高信号的质量，或者导出备选函数。

举一个例子就是用减法将差分组件和一个差动波形结合产生的共模噪声和收集的减少的值。

另一个例子是用电流和电压波形的乘积来计算瞬时功率。

在样品波形上通过样品基础应用每一个算术函数。

这是假设连结起来的波形都有相同的记录长度。

图表1显示了使用软件为模拟计算所做的相关配置。

在需要的信号源通道上右击会弹出选择框。

选择“计算”会打开计算的选择栏，信号计算，信号转换，和信号平均。

信号计算的一种选择可提供路径到傅里叶变换，直方图，滤波和其它的一些功能。

如果选择模拟计算，计算对话框就会弹出以允许对所需要的运算算法进行设置。

在这个例子中，两个输入信号被相加。

其他的一些选项如减法，加法和除法。

类似的选择路径能够引出其他的一些可讨论的信号处理函数。

第一个应用波形算法解决实际问题的例子就是从另一个信号里面减掉另一个信号成分来估计差分信号。

如图标2所示。

差分信号通常被用来提高信号的完整性。

表2中例子里一个1MHZ的时钟信号中“P”和“N”成分（在右手边面板里显示的）是用减法来运算结合起来的。

所产生的差分信号在左边网格里显示。

左侧中心的信息面板用参数来测量峰峰值和每种波形的平均值。

要注意差分信号有两倍的峰峰值幅度和一个接近零的平均值。

高速模拟量输入数据采集卡

支持的操作系统 Windows 98/2000/NT/XP/Linux
推荐软件 VB/VC++/BCB/DelphiCVI, Mathlab
驱动支持用于Windows98/2000/NT/XP的DLL
概述
PCI-3160是一个低成本的高速数据采集卡，板上集成16M(64MB可选)和32位143MHz的DSP处理器,提供足够长的模拟信号数据绝无数据丢失。提供4个同步模拟信号输入端口，和宽电压输入范围。PCI-3160是理想的通讯应用比如:通讯数据分析。40MS/s采样率,在板的RAM和 DSP处理可以作为理想的无数据丢失的记录仪。具有12位的精度，高速数据采集，灵活的触发方式，是高速数据采集的理想产品。在板的DSP 处理器可预处理密集的数据，比如:FFTs和数据过滤，释放主机作为更高级的算法和控制。外部的时钟和触发特点允许多块卡在同一个系统主机下。PCI-3160是PCI的Plug-and-Play,数字自动校准技术，板上没有跳线和电位器。
PCI 高速模拟量输入数据采集卡
PCI-3160
4通道40MHz同步模拟量输入数据采集卡
特性
4通道模拟量输入每通道40 MS/s A/D转换 12 Bit A/D 分辨率 16 MB 缓存模拟量，数字量，软件触发方式在板DDS提供1Hz的采样时钟 16通道数字量DIO，任意选择输入输出 2路计数器/定时器 143MHz,32位的DSP处理器
级别:256个台阶斜坡:+ or 外部:±4V, 100kΩ Zin, 50 ns min脉冲带宽采样速率：内部时钟: 10k to 40MS/s(1Hz精度)单通道
10k to 20MS/s(1Hz精度)双通道 10k to 10MS/s(1Hz精度)满通道软件控制独立的输出时钟外部时钟: >=4x采样速率输入或输出100kΩ Zin,80MHz最大存储器：16MB（64MB可选) PCI:32bit,33 MHz总线连续控制,全速80MB/s到PC存储器

pcie高速采集卡的采样原理

pcie高速采集卡的采样原理
PCIe高速采集卡（PCIe high-speed acquisition card）是一种用于数据采集和信号处理的硬件设备，它通过PCI Express（PCIe）接口与计算机连接。

采集卡的采样原理可以概括为以下几个步骤：
1. 时钟同步：采集卡首先需要与输入信号进行时钟同步，以确保准确的采样。

一般情况下，采集卡会使用自己的时钟源或者外部的参考时钟来与输入信号进行同步。

2. 信号采样：一旦时钟同步完成，采集卡就开始对输入信号进行采样。

采样过程中，采集卡会按照一定的采样率（即每秒采样的次数）将输入信号离散化为数字信号。

采集卡上的模数转换器（ADC）负责将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。

3. 数据传输：采集卡将采样到的数字信号通过PCIe接口传输给计算机。

PCIe接口提供了高速的数据传输通道，能够满足高速数据采集的需求。

传输过程中，采集卡会将采样数据打包成数据包，并通过PCIe总线发送给计算机。

4. 数据处理：计算机接收到采集卡传输的数据后，可以使用相应的软件对数据进行处理和分析。

这些软件可以根据具体的应用需求，对数据进行滤波、频谱分析、数据压缩等操作，以提取所需的信息。

需要注意的是，采集卡的采样原理会因具体的硬件设计而有所差异，不同的采集卡可能会采用不同的ADC芯片、时钟同步方式和数据处理算法等。

因此，在具体应用中，需要根据采集卡的规格和说明书来了解其采样原理和技术特点。

同步高速PCI数据采集卡,2通道同步,每通道150M采样频率。

Delay-Trigger N
Pre-Trigger M
Middle-Trigger
Post-Trigger
Digital M
N N
-trigger N
（一）、后触发采集
10
阿尔泰科技发展有限公司
触发事件开始采集启动采集
触发信号
数据
采集结束开始传输数据
时间
N个数据
如上图，后触发采集是在开始采集后，等待触发事件发生，启动采集，采集完规定的数据量后停止采集。
模拟通道CH1 模拟通道CH2
模拟触发电路
触发模拟触发源复用器
TRG
Interfac e Trigger bus
触发选择
内部电路
二、触发模式 PCI8552 支持多种触发模式：后触发、预触发、中间触发、硬件延时触发。
+trigger
-trigger Analog
+trigger Tgger Event
AUX_TRGI
未用
5
PCI8552 高速数字化仪硬件使用说明书
第三章各种信号的连接方式
第一节、AD 模拟量输入信号连接方式
第二节、外时钟输入信号连接方式
版本 6.00.00
第三节、ATR 模拟量外触发信号连接方式
注：ATR 从 AI0～AI1 的任一通道输入。第四节、DTR 数字量外触发信号连接方式
第二节、AD 模拟量输入功能
注：括号中的单词为软件中的 AD 参数 ◆ 输入量程：±5V、±1V ◆ 转换精度：12 位(Bit)
◆ 采样频率(Frequency)：最高 150MHz 注释：各通道实际采样速率=采样速率（同步采集） ◆ 物理通道数：2 通道同步 ◆ 模拟量输入方式：单端模拟输入 ◆ 数据读取方式：DMA 方式 ◆ 存储器深度：2GB 的 RAM 存储器 ◆ 每通道存储深度：1GB ◆ 时钟源选择（OutClockSource）：内时钟、外时钟 ◆ 触发模式（TriggerMode）：中间触发、后触发、预触发、硬件延时触发 ◆ 触发源(TriggerSource)：软件触发，ATR 触发、DTR 触发、Trigger 信号触发 ◆ 触发方向：下降沿触发、上升沿触发、上下边沿均触发 ◆ 触发电平（TrigLevelVolt）：由输入量程决定 ◆ 模拟量触发源(ATR）输入源：从 AI0～AI1 的任一通道输入 ◆ 模拟量触发源(ATR）输入范围：触发电平可按 12 位精度计算，具体请参考《ATR模拟触发功能》 ◆ 触发源 DTR 输入范围：标准 TTL 电平 ◆ 耦合方式：直流、交流 ◆ 软件自动校准 ◆ 外时钟的范围为 40M～150MHz，幅值为 2Vpp ◆ 模拟输入阻抗：1MΩ(另可选 50Ω) ◆ 工作温度范围：0℃ ～ +50℃ ◆ 存储温度范围：-20℃ ～ +70℃

QNX6下PXI高速数据采集卡驱动程序开发

ｄｖｌｐｔｅｄｉｅｆＰＸＩｈｇ－ｐｅａａａｑｉｉｉｎｉｅｅｏｈｒｖｒｏｉｈｓｅｄｄｔｃｕｓｔｎＱＮＸ６ＱＮＸ６ｓａｒａ—ｉｏ．ｉｅｌｍｅＯＳＴｈｅａｃｉｃｕｅｏｈｔｒｈｔｔｒｆｔｅｅ
舭
ＥＴＮＭＳ量技ＴＮＯＬＲＩ子ＵＭＴＥ０ＧＥ０电ＡＲ［ＣＬＣＣＥＥＮ术ＨＹ测Ｅ
第０１２年１０月３第１期３卷
ＱＮＸ发
侯轶宸苗克坚
（西北工业大学计算机学院测控系统体系结构教研室摘西安７０２）１１９
Ｔｈｉｈｓｅｄｄｔｃｕｓｔｎｓｓｅｍｅｔｈｅｌｉｅｒｑｉｅｎｆｔｅｔｓｅｉｅｉｖａｉｎａｅ．ｅｈｇ－ｐｅａａａｑｉｉｏｙｔｍｅｓｔｅｒａ－ｍｅｕｒｍｅｔｏｈｅｔｄｖｃｎａｉｔｏｒａｉｔ
ＫｅｗｒｓＸＩＱＮＸ；ｅｏｒｅｎｇｒｄｖｃｒｅｙｏｄ：Ｐ；６ｒｓｕｃａｅ；ｅｉｄｉｒｍａｅｖ
０引
言
两个基本原则来实现的。目前很多Ｐ的外围设备不具ＸＩ
数据采集是从传感器和其他待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量和电量信号，到上位机中进送行分析处理。数据采集系统是结合基于计算机或者其他
ｓｅｄｄｔｃｕｓｔｎ．ｙｔｍ．Ｏｎｔａｉｆｔｉ，ｗｅｆｃｓｏｏｔｅｅｏｅｄｉｅｆＰｉｈｓｅｄｄｔｐｅａａａｑｉｉｏｓｓｅｉｈｅｂｓｓｏｈｓｏｕｎｈｗｏｄｖｌｐｔｒｖｒｏＸＩｈｇ－ｐｅａａｈ

基于PCIe总线的高速数据采集卡设计与实现

ａｒｅ
ｄｅｓｉｇｎ，ｈａｒｄｗａｒｅ
ｉｎｔｅｒｆａｃｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｐｒｏｇｒａｍｏｆｔｈｅ
ｑｕｉｓｉｔｉｏｎｃａｒｄｔｒａｎｓｆｅｒ
ｓｔａｔｅ
ａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄｍａｉｎｌｙ，ａｎｄｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄＤＭＡｄａｔａ
模拟输入信号１模拟输入信号２
需要进行灵活的配置，并且ＰＣＩｅ高带宽优势明显。本设计使用Ａｈｅｒａ公司ＣｙｃｌｏｎｅＩＶＧＸ系列的ＦＰ— ＧＡ芯片ＥＰ４ＣＧＸ３０ＣＦ２３Ｃ８。该芯片集成了ＰＣＩｅＩＰ硬核模块，实现×４通道的ＰＣＩｅ接口。ＩＰ核采用分层结构，即分别为物理层、数据链路层、传输层和用户应
１
收稿日期：２０１２—０６—０１基金项目：辽宁省教育厅高校科研计划项目（ＬＳ２０１００３２）；中央高校基本科研业务费专项资金资助（ＤＵＴ１０ＪＲｌ４）作者简介：李木国（１９５３一），男，辽宁庄河人，教授，主要研究方向为网络运动控制、图像测量等；黄影（１９８７一），女，吉林松原人，硕士，主要研究方向为数据采集接口技术。
３．２
… ～一
３２－ｂｉｔ中断服务０ｘ２为允许ＰＣＩｅ产生中断；０ｘ３为ＤＭＡ寄存器传输结束中断
。如８誓盏甚鬻输寄存器每传送一个双字地址自删Ⅱ４
～～
。．
３２一ｂｉｔ
ＤＭＡ传输每传送一个双字自动减４，直到减为０，
ＭＢ
字节寄存器ＤＭＡ传送一次最多为２
… …～
３２－ｂｉｔ
ＤＭＡ传输ＯｘＯｌ：ＤＭＡ读操作（Ｐｃ机到ＦＰＧＡ端）；Ｏｘｌ００：ＤＭＡ写操作（ＦＰＧＡ端到Ｐｃ机）
发挥ＰＣＩｅ高带宽的优势，在ＦＰＧＡ内部开辟了深度为１２８ＫＢ的ＦＩＦＯ缓存空间用于缓存Ａ／Ｄ采集的数据，上位机获得数据时可以通过ＤＭＡ方式传输。本文所设计的采集卡的关键技术集中在ＰＣＩｅ的ＤＭＡ实现上，本节将讨论ＰＣＩｅ传输时数据包的ＴＬＰ结构以及基于ＦＰＧＡ实现的ＰＣＩｅ的ＤＭＡ写操作核心状态机的设计与实现。

Xilinx Artix-7系列FPGA 高速采集卡中文资料

Xilinx Artix-7系列FPGA 高速采集卡中文资料双通道250MSPS*12Bit高速高精度ADC，一路175MSPS*12Bit高速高精度DAC，满足多种数据采集需求；支持PCI Express 2.0标准，提供PCIe x2高速数据传输接口，单通道通信速率可高达5GBaud；FPGA芯片XC7A35/50/75/100T可选，DDR3-1333 256MB/512MB可选，NOR FLASH 256Mb；支持千兆高速网口及I2C等常见接口，拓展能力强；配有板卡原理图和丰富的开发例程，入门简单。

图1 TL-A7HSAD采集卡图2TL-A7HSAD采集卡接口1图3TL-A7HSAD采集卡接口2图4TL-A7HSAD采集卡接口3图5TL-A7HSAD采集卡接口4TL-A7HSAD是一款由广州创龙基于Xilinx Artix-7系列FPGA自主研发的高速数据采集卡，可配套广州创龙TMS320C6655、TMS320C6657、TMS320C6678开发板使用。

该采集卡包含一个双通道250MSPS*12Bit的高速高精度ADC及一个175MSPS*12Bit 高速高精度DAC，配备Xilinx Artix-7系列FPGA可进行高速数据转换和时序控制。

TL-A7HSAD高速数据采集卡完全支持PCI Express 2.0标准，提供工业级高速数据传输PCIe x2接口，串行高速输入输出SRIO总线通过HDMI接口提供稳定、可靠的高速传输能力.1典型运用领域✓高速数据采集处理系统✓高端图像处理设备✓高端音视频数据处理✓通信系统✓高精度仪器仪表✓高端数控系统2软硬件参数硬件参数图6TL-A7HSAD采集卡硬件框图图7 采集卡硬件资源图解1图8 采集卡硬件资源图解2表1CPU Xilinx Artix-7 XC7A35/50/75/100T FPGARAM 256Mbit NOR FLASHROM 2x 128M/256MByte DDR3EEPROM 2Kbit网络1x Ethernet，10/100/1000M自适应LED2x 供电指示灯3x 可编程指示灯按键2x 复位按键（FULL RESET、PROGRAM RESET）2x 用户可编程按键ADC 双通道，1.8Vp-p，12bit，最高250MHz采样率，LVDS信号输出DAC 175MHz，12bit，最大输出电流5mAXADC 双通道，12bit，1MHz，1.25Vp-p拓展IO 1x SRIO TX，1x SRIO RX，2通道，单通道最高速率5GBaud，HDMI座1x （PCIe x2）2x 48pin欧式连接器，GPIO拓展1x I2C，HDMI座仿真器接口1x 14pin TI Rev B JTAG接口，间距2.54mm启动方式1x 2bit启动方式选择拨码开关串口1x UART，Micro USB接口，提供4针TTL电平测试端口电源开关1x 电源拨码开关电源接口1x 12V 2A直流输入DC417电源接口，外径4.4mm，内径1.65mm 软件参数表 2Vivado版本号2015.23开发资料●采集卡原理图、入门教程、丰富的Demo程序；●完整的软件开发包，以及配套的C66x DSP系统开发文档。

高速信号采集板卡

高速信号采集板卡——从10MS/s到10GS/s采样率范围坤驰科技将于近期发布PCIe 250MS/s, 500MS/s, 1GS/s, 2.5GS/s, 5GS/s采样率高速信号采集板卡！模拟带宽可达3GHz，总线传输速率可达3GB/s。

高速信号采集板卡用于应用于宽带信号采集与处理，与SATA阵列、Flash存储卡可以组建采集存储系统，与GPU可以组建实时信号处理系统。

应用于超声、雷达、无线通信、软件无线电、电子对抗、电子侦察、卫星导航、复杂电磁环境模拟信号的高速采集、分析、记录、存储和数据回放。

M4i系列在采样率和分辨率方面都是最出色的。

PCIe×8 Gen2 接口提非常优秀的数据流模式。

拥有独立ADC的双通道或者四通道提供14bit和16bit分辨率，将满足高质量的信号采集需求。

M4i家族包括：AD数据采集卡M4i.4451-×8: 4通道500MS/s/ch 16bit PCIe高速信号采集板卡M4i.4450-×8: 2通道500MS/s/ch 16bit PCIe高速信号采集板卡M4i.4421-×8: 4通道250MS/s/ch 16bit PCIe高速信号采集板卡M4i.4420-×8: 2通道250MS/s/ch 16bit PCIe高速信号采集板卡M4i.4411-×8: 4通道130MS/s/ch 16bit PCIe高速信号采集板卡M4i.4410-×8: 2通道130MS/s/ch 16bit PCIe高速信号采集板卡QT系列是基于V6 FPGA设计的PCIeX8高速数据采集卡，具有有出色的动态特性，采样率指标从250MS/s到5GS/s,精度从8bit到16bit，支持FPGA开发。

QT1138 250Msps 16bit PCI Express Gen2 高速数字化仪，最高8通道，2GB板上内存QT1135500Msps 14bit PCI Express Gen2 高速数字化仪，最高4通道，2GB板上内存QT1130 1GSPS 采样率；12bit分辨率；4通道；2GHz 模拟输入带宽；板载4GB DDR3；FPGA开放QT1125 2.5 GSPS 采样率；10bit分辨率；2通道；1.5 GHz 模拟输入带宽；板载4GB DDR3；QT1120 5 GSPS 采样率；10bit分辨率；1通道；1.5 GHz 模拟输入带宽；板载4GB DDR3；FPGA开放应用领域：●激光脉冲●卫星通信●软件无线电●电子对抗●高能物理●高速信号采集与处理。

200M高速数据采集卡

1功能简介本采集板卡基于8通道PCI Express接口的,最快的12bit高速数据采集卡。

其数据吞吐量快达1 GB/s (1000 MB/s)，2个同步输入上的采样率为200 MS/s，是许多应用的理想解决方案，包括OCT、雷达、超声波、光谱测定和射频信号记录。

200 MS/s的每通道实时采样率基于PCIe x8总线的1.4 GB/s的数据流量）2通道12位分辨率采样从500 MHz 到1 MHz的外部时钟高达250 MHz的全功率带宽+/- 40 mV至+/- 4 V输入范围60.3 dB信噪比NIST可追踪校准连续流模式存储高达2千兆采样率的双端口存储器触发输入和触发输出连接器半长PCIe x8卡AlazarDSO软件允许快速启动用于 C/C++、C#、VB和LabVIEW的软件开发工具包（SDK）可提供Linux驱动程序本采集板卡集成了8路高速数据采集、2片大规模FPGA、1GB缓存以及USB、VGA、UART等通用接口，可实现对8路信号直接射频采集、存储、预处理或传输。

其主要特点包括：射频/中频输入本板卡具有8路相同且独立的模拟信号输入通道，由SMA接口输入的射频或者中频信号经过信号调理电路注入ADC并转换为数字序列。

输入信号的带宽最大2000MHz。

ADC本板卡兼容两种型号ADC，分别为：ADS5474：分辨力14bit，最高采样率500MSPS；ADS5463：分辨力12bit，最高采样率400MSPS。

ADC采集的高速数据经后级FPGA进行数字处理。

Virtex5 FPGA该板卡包含两片Xilinx Virtex5 FPGA，根据焊装的具体型号不同，单片容量由400万门至1600万门不等。

两片FPGA前后级联，前级FPGA（XC5VSX50T）连接8路高速ADC，适合进行数据处理，外挂1G的DDR2 SDRAM存储器以扩展其存储能力。

后级FPGA（XC5VLX30T）用于外部接口控制。

基于FPGA的高速数据采集卡设计与实现

基于FPGA的高速数据采集卡设计与实现随着科技的不断发展，电子信息技术的应用越来越广泛。

在现代制造业、通讯系统、医学影像等领域中，高速数据采集成为了一项不可或缺的工作。

因此，设计和实现一种高效、高精度的数据采集卡成为了当前电子信息技术研究的热点之一。

本文将介绍一种基于FPGA的高速数据采集卡的设计与实现。

一、高速数据采集卡基本结构高速数据采集卡通常由模数转换器（ADC）、时钟发生器、FPGA芯片、存储器、接口电路等组成。

其中，ADC负责将模拟信号转化为数字信号，时钟发生器负责为ADC提供时钟信号，FPGA芯片负责对数字信号进行处理和分析，存储器则用于存储处理后的数据，接口电路则是将数据输出到外部设备。

二、基于FPGA的高速数据采集卡设计1. ADC选择对于高速数据采集卡来说，ADC是其中最关键的组成部分之一。

ADC的选择与高速数据采集卡的性能有着密切的关系。

本设计采用了采样率为100MSPS的ADI公司的AD9265 ADC作为该高速数据采集卡的核心部件。

2. 时钟发生器时钟发生器为ADC提供高稳定性、高准确度的时钟信号，保证了ADC采集数据的稳定性和准确性。

本设计采用了凯瑞电子公司的CCHD-957时钟发生器，它可以提供高达100MHz的准确稳定时钟信号，从而保证了ADC的正常工作。

3. FPGA芯片在高速数据采集卡中，FPGA芯片是最核心的部分，它负责ADC采集到的原始数据进行处理和分析，并将其存储到存储器中。

本设计采用了Altera公司的Cyclone IV FPGA芯片，它具有高速、低功耗、灵活的特点，可以实现对高速数据的实时处理和分析。

4. 存储器存储器是高速数据采集卡中另一个非常关键的部分，它用于存储FPGA处理后的数据。

本设计采用了容量为1G的DDR3 SDRAM作为数据存储器，其存储速度快、容量大、价格适中、成本低。

5. 接口电路接口电路负责将高速数据采集卡中的数据输出到外部设备中。

基于虚拟仪器的USB高速数据采集卡设计

Ｐ９５２及ＰＩＳＤ２为核心器件；８Ｃ８ＸＤＵＢ１利用单片机完成ＡＤ转换，／调用ＵＢ固件发送采样数据到ＵＢ总线；位机在Ｗｉｏｓ００ＳＳ上ｎｗ２０ｄ
平台上利用Ｖ６０Ｗｉｄｗ２０Ｄ、ｒｅｒｓ虚拟仪器数据采集卡ＷＤＣ．、ｎｏｓ０ＤＫＤｖｒｋ对０ｉＷｏＭ驱动程序进行开发；用ｋｂｎ０ｃＩ利ｗｉｄｗＶ开发上位机监控界面。整个系统调试成功，以作为数据采集模块供虚拟仪器实验使用。可
０引言
信息技术与电子技术的迅猛发展，得计算机和使外围设备得到飞速发展和广泛应用。过去人们单纯追求计算机与外设之间的传输速度，现在纠错能力和操作安装的简易性则成为人们关注的目标。通用串行总
扰性强的测试现场，无法专门对其做电磁屏蔽，导致采集的数据失真等缺点。ＵＢ接口正好解决了这方面的Ｓ问题。虚拟仪器的使用方便、易操作，在工控行业得到
扬帆李国平赵竟
善蒸
４０７）３０３
（武汉工程大学电气信息学院，武汉
摘
要：针对组建虚拟仪器实验室的数据采集部分，用ＵＢ据采集的设计方案。采集系统硬件选用Ｐｉｐ公司的增强型单片机采Ｓ数ｈｉｌｓ
输速度、强纠错能力、易扩展性与方便的即插即用有机地结合在一起。尽管目前ＵＢ接口的应用主要集中Ｓ在电脑的周边外设，但是ＵＢ产品进入工控领域将是Ｓ

基于FPGA的高速数据采集卡的设计(毕业设计)

本科毕业设计说明书基于FPGA的高速数据采集卡的设计DESIGN OF HIGH-SPEED DATA ACQUISITION CARDBASED ON FPGA学院（部）：电气与信息工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：年月日基于FPGA的高速数据采集卡的设计摘要论文还从宏观和微观两个方面来分析数据采集卡的各个组成部分。

从宏观上分析了采集系统中各个芯片间的数据流向、速度匹配和具体通信方式的选择等问题。

使用乒乓机制降低了数据处理的速度，来降低FPGA中的预处理难度，使FPGA处理时序余量更加充裕。

在ARM与FPGA通信方式上使用DMA传输，大大提高了数据传输的速率，并解放了后端的ARM处理器。

设计从宏观上优化数据传输的效率，充分发挥器件的性能，并提出了一些改进系统性能的方案。

从微观实现上，数据是从前端数据调理电路进入AD转换器，再由FPGA采集AD转换器输出的数据，后经过数据的触发、成帧等预处理，预处理后的数据再传输给后端的ARM处理器，最后由ARM处理器送给LCD显示。

微观实现的过程中遇到了很多问题，主要是在AD数据的采集和采集数据的传输上。

在后期的系统调试中遇到了采集数据错位、ARM与FPGA通信效率低下，还有FPGA 中预处理时序紧张等问题，通过硬件软件部分的修改，问题都得到一定程度的解决。

在整个数据采集卡的设计过程中还遇到高速PCB设计、硬件设计可靠性、设计冗余性和可扩展性等问题，这些都是硬件设计中的需要考虑和重视的问题，在论文的最后一章有详细论述。

关键词：高速数据采集,触发,高速PCB设计,高速ADC１DESIGN OF HIGH-SPEED DATA ACQUISITION CARDBASED ON FPGAABSTRACTDate acquisition is the premise of measure, the foundation of analysis and the beginning of cognition. Most precise device is based on the date acquisition. With the development of the electronic and digital technology, the speed of date transmission and the calculation of CPU are faster and faster; therefore the requirements of data acquisition and processing are more severe than before.This paper analyzes the system from Macro-and micro respect. From the macro point of view it analyzes data flowing, speed matching and the selection of specific means of communication of acquisition system and so on. We adapt ping-pong mechanism to reduce the speed of analyzing data and pre-difficult of FPGA which lead to the ease of processing Timing Margin of FPGA. DMA transfer is used as communication between ARM and FPGA which improve data transmission rates, and liberate the back-end ARM processor. From the micro point of view, data enter into the A/D converter from the front-end conditioning circuitry, FPGA collecting data on the output of A/D converter and go through the pre-operation of triggering and framing of data. After these operations, data are transmitted to the back-end of the ARM processor and then display on the LCD. A lot of difficult exited in the successful operation in the micro respect which is mainly about A/D data collection and the of transmission data. All of these issues have been settled by the revising of hardware and software.KEYWORDS：High-speed Data Acquisition, Triggering, High-speed PCB High-speed, A/D converter２1绪论1.1 引言数计算机技术在飞速发展，微机应用日益普及深入，微机在通信、自动化、工业自动控制、电子测量、信息管理和信息系统等方面得到广泛的应用。

高速同步数据采集卡(系统)原理

16位，12通道，500K，同步，数据采集卡YG-EB1309用户手册1. 概述YG-EB1309高精度数据采集卡适用于提供了PC104 总线的嵌入式微机。

其操作系统可选用经典的MS-DOS、Linux或目前流行的 Windows 系列等多种操作系统。

YG-EB1309高精度模入接口卡安装使用简便、功能齐全。

其A/D 转换启动方式可以选用程控频率触发、程控单步触发、以及外部时钟同步触发等多种方式。

A/D转换后的数据结果通过先进先出存储器（FIFO）缓存后由PC104总线读出。

为方便用户，本卡还提供了符合TTL电平的8路数字量输入和24路数字量输出信号通道。

2. 主要技术参数2.1模入部分2.1.1输入通道数：12路同步2.1.2 输入信号范围：±2.5V；±5V；±6V；±10V；±12V；2.1.3 输入阻抗：≥10MΩ2.1.4 输入通道选择方式：12通道同步2.1.5 A/D转换分辩率：16位2.1.6 A/D最高转换速率：500KHz2.1.7 A/D采样程控频率：1KHz/5KHz/10KHz/50KHz/100KHz/200KHz/500KHz/外部时钟2.1.8 A/D启动方式：程控频率触发/程控单步触发/外部TTL信号触发2.1.10 FIFO存储器容量：20K×16bit（全满）/10K×16bit（半满）2.1.11 数据读取识别方式：FIFO半满查询/FIFO非空查询/FIFO半满中断2.1.12 系统综合误差：≤0.02％ F.S2.2 开关量部分2.2.1 输入路数：8路TTL电平2.2.2 输出路数：24路TTL电平2.3 电源部分2.3.1 支持外部电源输入或PC104接口取电。

2.3.2 功率：+5V(±10％)≤500mA2.4环境要求：工作温度：10℃～40℃相对湿度： 40％～80％存贮温度：-55℃～+85℃2.5 外型尺寸：长×高＝90mm×96mm3. 工作原理YG-EB1309高精度模入接口卡主要由高速高精度放大电路、高精度模数转换电路、先进先出(FIFO)缓冲存储器电路、开关量输入输出电路和接口控制逻辑电路等部分组成。

高速数据采集系统的原理与应用pdf

高速数据采集系统的原理与应用1. 简介高速数据采集系统是一种用于快速、精确地采集和记录数据的系统。

它主要由传感器、数据采集卡、计算机和软件组成，能够实时采集并存储大量、复杂的数据。

在科学研究、工程实验和工业控制等领域得到了广泛的应用。

2. 原理高速数据采集系统的工作原理主要包括以下几个步骤：2.1 传感器采集数据高速数据采集系统通过连接各种类型的传感器，如温度传感器、压力传感器、速度传感器等，实时采集被测对象的各种数据。

传感器负责将物理量转化为电信号并输出给数据采集设备。

2.2 数据采集卡接收信号数据采集卡是高速数据采集系统的核心部件之一。

它负责接收传感器传输的模拟信号，并将其转换为数字信号。

数据采集卡通常具备多通道、高分辨率和高采样率的特点，以确保数据的准确性和完整性。

2.3 数据存储与处理数字信号经过数据采集卡转换后，被传输到计算机内存中进行存储和处理。

通过高速数据采集系统提供的软件，用户可以实时监测和记录数据，并进行各种数据处理和分析。

存储和处理数据的方式可以根据需求选择，如存储至本地硬盘、远程服务器或云端。

3. 应用高速数据采集系统在许多领域都有着广泛的应用。

以下列举了一些常见的应用场景：3.1 科学研究在科学研究中，高速数据采集系统可用于物理实验、生物医学研究、地质勘探等领域。

它能够快速、准确地采集实验数据，为科学家们提供有力的数据支持。

3.2 工程实验工程实验中常常需要对各种参数进行实时监测和记录，以确保工程项目的安全和稳定。

高速数据采集系统可以帮助工程师们实现对参数的准确采集和分析，提高工程实验的效率和质量。

3.3 工业控制在工业生产中，高速数据采集系统可用于设备的运行监测、质量控制和故障诊断等方面。

通过实时采集关键数据，及时发现并解决潜在问题，提高生产效率和产品质量。

3.4 航天航空在航天航空领域，高速数据采集系统被广泛用于对飞行器性能和工况的监测和分析。

它可以采集和记录飞行器各种参数，为航空工程师提供有力的数据支撑，提高飞行安全性和性能。

一种高速数据采集卡的设计与实现.

一种高速数据采集卡的设计与实现摘要：为了实现对武器系统模拟信号的采集和数据分析，根据PC／104总线的数据采集系统的设计思想，数据采集卡以A／D转换器、CPLD和FIFO相结合来实现信号的连续采集与数据传输的控制。

A／D转换器实现信号的采样保持和模数转换，CPLD实现数据采集和存储过程的控制。

实验结果表明，该数据采集卡操作简单、实时性强、性能稳定，可实现对被测信号高速连续的数据采集。

关键词：数据采集；复杂可编程逻辑器件；FIFO；时序控制；逻辑控制O 引言测试设备是武器系统中最主要的子系统之一，它的工作正常与否将直接影响到整个武器系统的作战性能。

在对武器系统进行测试的过程中，需要对一系列的电压、电流等模拟量信号进行快速、实时的数据采集和分析，检查这些模拟量的指标是否符合要求，可以对武器系统是否发生故障做出诊断，保证武器系统的正常工作。

根据现代战争对武器系统的作战需求，提高快速机动保障能力，研制出体积小、结构紧凑、便携式的测试设备就成为主要的目标。

本文设计了一种基于PC／104总线的高速数据采集系统，其目的在于替代示波器在武器系统测试中的作用。

常规采集方案主要有两种：(1)由单片机直接控制的采集方案，这是最简单最常用的控制方案。

由于每次采样都要有单片机的参与，需占用单片机的时间，影响其数据处理，而且对于多通道、多个A／D转换器的控制，因所需处理的信息更多，则更加不方便。

(2)由DMA控制的采集方案。

此方案硬件电路复杂，若与单片机配合使用，需要单片机具有总线挂起功能，否则还需要进行总线切换，影响数据的及时处理。

综合以上两种方案的优缺点，本数据采集卡自动采样硬件电路主要采用可编程逻辑器件CPLD和先进先出FIFO(First In First Out)技术设计而成，可以很好地实现高速数据采集。

1 数据采集卡总体方案设计数据采集卡是由信号调理电路、带采样保持器的A／D模数转换器、多路模拟开关、FIFO数据缓存、CPLD芯片及时钟电路等部分组成，具有高精度、高可靠性、高抗干扰能力等特点。