系統(tǒng)規(guī)格：

  系統(tǒng)選用SP-Devices公司的ADQ412高速ADC采集PXIe卡：
  1、每塊卡有4個(gè)獨(dú)立可調(diào)節(jié)的12bitADC通道,。
  2,、每個(gè)通道采用SP-Devices公司具有核心技術(shù)的采集校正技術(shù)，如果采用1GSPS采樣時(shí),，可以同時(shí)支持4通道采樣,；如果采用2GSPS采樣時(shí)，可以同時(shí)支持2通道采樣,。
  3,、每塊板上標(biāo)準(zhǔn)配置1GB內(nèi)存。
  4,、具有4lane通信能力的PXIe結(jié)構(gòu),，傳輸率400MB/s,3U/1solt,。
  5、具有時(shí)鐘和觸發(fā)同步功能,，并在同步時(shí)鐘和同步觸發(fā)控制下進(jìn)行同步信號(hào)發(fā)生,。
  6、豐富的用戶自定義邏輯處理功能,，開放的FPGA平臺(tái)，可以方便的二次開發(fā),，如設(shè)計(jì)用戶特定的觸發(fā)采集功能已經(jīng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理功能,。
  7、具有良好的電磁屏蔽功能的PXIe機(jī)箱,。 
 

  采集系統(tǒng)的框圖如下： 

  板載有四塊獨(dú)立的1.8GSPS@12bitADC,，如果我們采用1.8GSPS的采樣，那么可以支持4個(gè)通道的信號(hào)輸入,；如果采用3.6GSPS采樣,，我們只能輸入2個(gè)通道的數(shù)據(jù)。

  SPdevices公司提供的獨(dú)到的解決方案,，也是當(dāng)今核心的ADC采集校正技術(shù),。我們知道，由于每個(gè)模擬器件以及ADC的參數(shù)都不一致,，包括每個(gè)通道的gain,，offset以及clockskew均不一樣： 
 

  這就不能簡(jiǎn)單的將這幾個(gè)通道通過(guò)相位延遲進(jìn)行時(shí)間交錯(cuò)來(lái)進(jìn)行采樣，這樣會(huì)帶來(lái)信號(hào)的嚴(yán)重失真,。當(dāng)今世界上只有少數(shù)幾家廠商能開發(fā)出這種高速的校正技術(shù),，SPdevice是目前在這方面做的好的廠商，其獨(dú)有的ADX數(shù)字校正技術(shù)很好的解決了這個(gè)問(wèn)題,。 
 

  同時(shí)其帶來(lái)ADC采集的非常高的技術(shù)指標(biāo)：
 

  其中：
  1,、輸入阻抗為50歐姆，AC耦合,。
  2,、輸入幅度大為800mVpp，如果外部輸入信號(hào)過(guò)大,，我們可以提供agilent公司的寬帶衰減器進(jìn)行衰減,。

  關(guān)于多卡擴(kuò)展同步采集

  ADQ412-PXIe系統(tǒng)具有多卡同步擴(kuò)展能力，PXIe背板中具有統(tǒng)一的100MHz基準(zhǔn)時(shí)鐘,。ADQ412可以設(shè)置成背板時(shí)鐘同步模式,，通過(guò)板載PLL，使每個(gè)模塊同步在同頻率同相的采集時(shí)鐘下,。同理,，同步觸發(fā)信號(hào)也是如此,，同步如下圖所示： 
 

  二次開發(fā)包SDK：

  二次開發(fā)包括以下幾部分：
  1、基于FPGA的實(shí)時(shí)信號(hào)處理,。SPdevices提供板載FPGA供用戶進(jìn)行二次開發(fā),，標(biāo)準(zhǔn)配置為XilinxVirtex6LX240TFPGA。
  2,、ADCaptureLab應(yīng)用軟件,，可以觀察和保存波形，并進(jìn)行FFT分析和硬件控制,。 
 

  3,、基于C/C++和Matlab的接口函數(shù)，SPdevices同時(shí)提供C/C++和Matlab的參考程序和例程,。

  配套的機(jī)箱：
  于該P(yáng)XIe配套的機(jī)箱為Agilent的AgilentM9018APXIe機(jī)箱
  具有18-slots,3U,8GB/s的傳輸速率,。 
 

  系統(tǒng)總預(yù)算：50萬(wàn)人民幣。

  關(guān)于為什么采用PXIE總線,？

  本系統(tǒng)的硬件平臺(tái)PXI是一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)化應(yīng)用度身定制的模塊化儀器平臺(tái),，具備機(jī)械、電氣與軟件等多方面的專業(yè)特性,。PXI（PCIeXtensionsforInstrumentation）充分利用了當(dāng)前普及的臺(tái)式計(jì)算機(jī)高速標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)——PCI,。PXI規(guī)范是CompactPCI規(guī)范的擴(kuò)展。CompactPCI定義了封裝堅(jiān)固的工業(yè)版PCI總線架構(gòu),，在硬件模塊易于裝卸的前提下提供的機(jī)械整合性,。因此，PXI產(chǎn)品具有級(jí)別更高,、定義更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)沫h(huán)境一致性指標(biāo),，符合工業(yè)環(huán)境下振動(dòng)、撞擊,、溫度與濕度的極限條件,。PXI在CompactPCI的機(jī)械規(guī)范上強(qiáng)制增加了環(huán)境性能測(cè)試與主動(dòng)冷卻裝置，以簡(jiǎn)化系統(tǒng)集成并確保不同廠商產(chǎn)品之間的互用性,。此外,，PXI還在高速PCI總線的基礎(chǔ)上補(bǔ)充了測(cè)量與自動(dòng)化系統(tǒng)專用的定時(shí)與觸發(fā)特性。
 

  總的來(lái)說(shuō),，PXI是一種堅(jiān)固的模塊化儀器平臺(tái),，它提出了基于計(jì)算機(jī)的高性能標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量與自動(dòng)化方案。以合理的價(jià)位提供比原有系統(tǒng)架構(gòu)出色得多的性能,。PXI用戶自然地享有很多便利,，如廉價(jià)、易用,、靈活的PC技術(shù),；開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及與CompactPCI產(chǎn)品的完全互用性,。

  PXI平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)是由PXI系統(tǒng)聯(lián)盟維護(hù)管理的。該聯(lián)盟（www.pxi.org）于1997年在NI公司的倡導(dǎo)下由超過(guò)60家致力于研究開發(fā)PXI的測(cè)試測(cè)量和自動(dòng)化公司組成,，

  一個(gè)決定測(cè)試系統(tǒng)流量的關(guān)鍵因素是測(cè)量設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間的接口總線,。盡管系統(tǒng)性能由于處理器速度與系統(tǒng)內(nèi)存的增加而大幅提升，卻依然受到與儀器與外部設(shè)備的通信因素限制,。GPIB是常見(jiàn)的儀器接口總線,，但其數(shù)據(jù)傳輸速率比VXI和PCI慢得多?；赩XI的測(cè)量系統(tǒng)具有高于GPIB的性能,，但用戶必須為之付出高昂的代價(jià)。相比之下,，PCI是為新型處理器設(shè)計(jì)的,，數(shù)據(jù)傳輸速率比GPIB和VXI高得多,。 
 

  除了提高流量,，PXI還能夠與所有的主流操作系統(tǒng)兼容。PXI利用這一點(diǎn)將GPIB和VXI也集成到PXI系統(tǒng),。有了這樣的開放性,，不同廠商開發(fā)的PXI設(shè)備都可以在一個(gè)集成的系統(tǒng)上工作。CompactPCI模塊使用的封裝和PXI相同,，而且也是建立在PCI總線上的,；PXI較之增加了更為嚴(yán)格的環(huán)境測(cè)試，軟件標(biāo)準(zhǔn)和一些額外的觸發(fā)特性,。這項(xiàng)嚴(yán)格的兼容性規(guī)定意味著當(dāng)用戶的應(yīng)用不需要所有的模塊都具有PXI專有的特性時(shí),，可以有更多的模塊選擇；這還意味著工程師可以將他們已經(jīng)在使用的CompactPCI模塊集成到PXI系統(tǒng)里,。

  1)系統(tǒng)的物理特性

  PXI是一個(gè)模塊化的平臺(tái),。系統(tǒng)的物理主機(jī)是一個(gè)擁有18個(gè)槽位（更有多種槽位可供選擇以適合不同用戶的需要）的機(jī)箱和二個(gè)擁有5個(gè)槽位機(jī)箱。機(jī)箱的槽（Slot1）是控制器槽,。嵌入式控制器是專為PXI機(jī)箱空間設(shè)計(jì)的具有工業(yè)級(jí)特性的計(jì)算機(jī),。機(jī)箱中的其它槽位被稱為外部設(shè)備槽，用于插置功能模塊,，就像計(jì)算機(jī)里的PCI槽一樣,。

  PXI模塊的支架和臺(tái)式計(jì)算機(jī)的PCI槽有所不同，模塊被上下兩側(cè)的導(dǎo)軌和“針－孔”式的接插端牢牢的固定住,。事實(shí)上,，PXI采納了CompactPCI首先啟用的高級(jí)“針－孔”式接插端結(jié)構(gòu)。這種由國(guó)際電工委員會(huì)（InternationalElectrotechnicalCommission）定義的高密度（2mm間距）阻抗匹配接插端（IEC-1076）提供了在所有情況下可以達(dá)到的的佳電氣性能,。這些接插端已經(jīng)被廣泛采納于各種高性能的應(yīng)用,，尤其是航空航天,，軍事和通信領(lǐng)域。

  在尺寸上,，本系統(tǒng)的3U的PXI機(jī)箱比絕大多數(shù)的臺(tái)式或工業(yè)計(jì)算機(jī)平臺(tái)更加緊湊,。機(jī)箱的設(shè)計(jì)考慮了系統(tǒng)集成的需要，使之能夠很方便地固定到機(jī)柜上,。PXI機(jī)箱外形小巧,，也已成為便攜或野外應(yīng)用的理想選擇。后,，PXI模塊化,、前插式的結(jié)構(gòu)給維護(hù)和升級(jí)帶來(lái)的極大的便利。如果系統(tǒng)中的一個(gè)模塊需要修理,，工程師可以將其取出,，而不影響其它任何模塊。模塊化減少的的停機(jī)時(shí)間降低了系統(tǒng)壽命內(nèi)的維護(hù)成本,。

  2)系統(tǒng)的機(jī)械特性

  PXI機(jī)箱和設(shè)備是為承受工業(yè)和野外環(huán)境而設(shè)計(jì)的,；模塊也都具有牢固的接插端，可以抵抗撞擊與振動(dòng),。為了保護(hù)電路,，機(jī)箱內(nèi)設(shè)計(jì)有額外的冷卻裝置。此外,，設(shè)備都是從機(jī)箱的前面拆卸,，維護(hù)與升級(jí)非常方便。

  PXI規(guī)范要求所有的設(shè)備都通過(guò)環(huán)境測(cè)試,。廠家建議進(jìn)行濕度,、撞擊和振動(dòng)測(cè)試。這些測(cè)試可以幫助工程師掌握更多的信息,，在構(gòu)建系統(tǒng)選擇符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備,。PXI機(jī)箱內(nèi)的模塊導(dǎo)軌就是堅(jiān)固性的力證。上下兩側(cè)的導(dǎo)軌可以牢牢地固定PXI模塊,。這種安裝方式減輕了背板上的承受力,，也使模塊免受撞擊和振動(dòng)。模塊的面板可以用螺絲固定到機(jī)箱上,，進(jìn)一步防止松動(dòng),。在工業(yè)計(jì)算機(jī)中，板卡通常是以?shī)A在接口部分兩側(cè)的插槽及卡沿和機(jī)箱的連接來(lái)固定的,。僅僅兩個(gè)接觸點(diǎn),，其中之一還是背板，使板卡極有可能在惡劣的環(huán)境下抖動(dòng)移位,。后,，PXI機(jī)箱通常在背板上只有很少的電路,，這樣當(dāng)任何電路需要更換的時(shí)候，維護(hù)都非常簡(jiǎn)單,。

  PXI規(guī)范對(duì)冷卻具有嚴(yán)格的要求,。PXI必須帶有強(qiáng)迫冷卻裝置，產(chǎn)生特定方向的氣流,，均勻冷卻所有模塊,。而大多數(shù)工業(yè)計(jì)算機(jī)使用的冷卻裝置僅由一到兩個(gè)風(fēng)扇構(gòu)成，通常無(wú)法均勻冷卻主板與外設(shè)板卡,。均衡的冷卻可以延長(zhǎng)模塊或板卡的使用壽命,，從而降低系統(tǒng)壽命內(nèi)的平均維護(hù)成本。后,，所有的PXI設(shè)備都經(jīng)過(guò)測(cè)試,，清楚標(biāo)明工作和存放時(shí)的正常溫度。因此,，用戶可以對(duì)所開發(fā)的系統(tǒng)更加了解,，并知道是否需要增加額外手段，保證系統(tǒng)在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下工作,。

  由于PXI系統(tǒng)的模塊化,，升級(jí)單個(gè)組件很容易,。比方說(shuō),，某用戶希望升級(jí)到更快的處理器，他可以拆下控制器進(jìn)行更換,。因?yàn)樗械脑O(shè)備都支持標(biāo)準(zhǔn)軟件,，所以只要在新的控制器里裝上軟件和驅(qū)動(dòng)程序，然后插回機(jī)箱內(nèi)就可以了,。這些變化對(duì)使用者來(lái)說(shuō)幾乎是透明的,。

  3)系統(tǒng)的電氣特性

  PXI的背板提供了一些專為測(cè)試和測(cè)量工程設(shè)計(jì)的獨(dú)到特性。專用的系統(tǒng)時(shí)鐘用于模塊間的同步,；8條獨(dú)立的觸發(fā)線可以精確同步兩個(gè)或多個(gè)模塊,；槽與槽之間的局部總線可以節(jié)省PCI總線的帶寬；后,，可選用的星形觸發(fā)特性適用于極高精度的觸發(fā),。尤其值得一提的是，星形觸發(fā)的信號(hào)偏斜小于1納秒,，而從星形觸發(fā)槽到外設(shè)槽之間的時(shí)延也不超過(guò)5納秒,。相比之下，觸發(fā)線,、時(shí)鐘和局部總線在臺(tái)式計(jì)算機(jī),、工業(yè)計(jì)算機(jī)和CompactPCI的機(jī)箱里都是沒(méi)有的,。集成化、可擴(kuò)展的系統(tǒng)通過(guò)使用諸如MXI-2和MXI-3這樣的遠(yuǎn)程控制接口技術(shù),，PXI系統(tǒng)能夠輕易地與已有的測(cè)試與測(cè)量系統(tǒng)相集成,。利用這些接口，工程師既可以享有PXI結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),，同時(shí)又避免了更換整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)的的高額支出,。一個(gè)PXI系統(tǒng)通過(guò)MXI-2連接VXI機(jī)箱，就像在VXI背板上直接插了一個(gè)VXI嵌入式控制器一樣,。工程師可以由PXI控制器設(shè)置所有的系統(tǒng)設(shè)備并與之通信,，從而將一個(gè)已有的VXI系統(tǒng)合并到一個(gè)新的PXI系統(tǒng)中。工程師們可以根據(jù)需要逐步的將他們的VXI系統(tǒng)升級(jí)到PXI,。

  PXIExpress技術(shù)是PXI平臺(tái)新引進(jìn)的技術(shù),。將PCIExpress集成入PXI標(biāo)準(zhǔn)，從而將背板帶寬提升了45倍,，從132MB/s提高到6GB/s,。并通過(guò)一個(gè)100MHz的差分參考時(shí)鐘和多個(gè)差分觸發(fā)，增強(qiáng)了PXI定時(shí)與同步的特性,。PXIExpress在保持后向兼容性的同時(shí),，將這些特性引入PXI。
  PXIExpress儀器采用PCIe總線技術(shù),，為PXI平臺(tái)新添了許多技術(shù)優(yōu)勢(shì),。該總線至多個(gè)儀器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量可以高達(dá)2GB/s，從而可用于那些曾經(jīng)只能通過(guò)定制硬件才可能實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用,。

  由于PXI標(biāo)準(zhǔn)采用了PCIe技術(shù),，PXI自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)提供了前所未有的高性能。在有些情況下,，PXI儀器現(xiàn)在可以執(zhí)行一些迄今一直無(wú)法完成的測(cè)量,。
  PXIExpress是由PXI擴(kuò)展所得。新型PXIExpress機(jī)箱提供了支持PXI與PXIExpress模塊協(xié)同工作于同一系統(tǒng)的混合兼容的插槽,。所以,，針對(duì)自動(dòng)測(cè)試應(yīng)用領(lǐng)域，PXI與PXIExpress系統(tǒng)均具有如下三大技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

  靈活的,、軟件定義的儀器系統(tǒng)

  模塊化儀器的集成

  高數(shù)據(jù)吞吐量

  后,，PXI與PXIExpress儀器均具有一條能實(shí)現(xiàn)從儀器到主機(jī)PC的高性能信息傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總線。PXI儀器能夠?yàn)榭偩€上的所有設(shè)備提供高達(dá)132MB/s的共享帶寬,。PXIExpress儀器通過(guò)PCIe總線甚至能夠達(dá)到更高的吞吐量,。PCIe總線是一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的高速串行總線，其每插槽帶寬可以從250MB/s擴(kuò)展至2GB/s。例如,，一個(gè)x4（“乘4”）PXIExpress插槽為該插槽中的設(shè)備提供高達(dá)1GB/s專用帶寬,。此外，系統(tǒng)的總吞吐量隨著您添加更多儀器至系統(tǒng)中相應(yīng)增加,。