一,、概述
2通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)150MS/s采樣，連續(xù)采集存儲以及實(shí)時信號處理等功能,。
用QT1138AC采集卡,，在FIFO采集模式下，是將板載內(nèi)存虛擬為一個大容量FIFO允許采集數(shù)據(jù)由該FIFO緩沖后連續(xù)不斷的通過PCIe接口傳輸?shù)街鳈C(jī)內(nèi)存或硬盤中,。,。
北京坤馳科技有限公司基于數(shù)據(jù)采集與控制部分，為用戶提供一套解決方案,，涉及到信號的采集存儲或處理,。
三,、系統(tǒng)組成
QT1138AC(圖為8ch版本，交付實(shí)物為2ch)
北京坤馳公司：QT1138AC基于PCIe總線的數(shù)據(jù)采集卡：
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使用單或雙通道采集
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16bit采集精度
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大250Msps采樣率
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PCIe x8 Gen2總線,，連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸率＞2.8GB/s
2,、主機(jī)
便攜式工控機(jī)箱（配置可按要求變更）：
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I7處理器
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X99主板
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8GB DDR4x2內(nèi)存
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1TB SSD
Qtex V1.0是坤弛代嵌入式系統(tǒng)邏輯平臺,，基于Xilinx 6系列FPGA實(shí)現(xiàn),。集成了豐富的對外高速和低速接口。系統(tǒng)由CPU子系統(tǒng),、數(shù)據(jù)采集(DAQ子系統(tǒng),、高速存儲(Storage)子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)回放(loopback)子系統(tǒng)構(gòu)成，具有配置靈活,、可擴(kuò)展性,、接口豐富等特點(diǎn)。
Qtex V1.0邏輯AD版,，其邏輯結(jié)構(gòu)分別如下：
AD模塊（對應(yīng)adc_top.v）用于接收AD采集的數(shù)據(jù),；
觸發(fā)控制模塊（對應(yīng)ad_ch_top.v）用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能中的各種觸發(fā)方式，并根據(jù)觸發(fā)將AD數(shù)據(jù)通過AXI-STREAM接口傳到SOC系統(tǒng)中,；
PCI-E模塊（對應(yīng)pcie_mailbox_top.v）實(shí)現(xiàn)了一個PCI-E從端口,，并在PCI-E從端口基礎(chǔ)上引出了一個mailbox接口及兩組AXI-STREAM接口（一組上行，一組下行）用于實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)之間的DMA數(shù)據(jù)傳輸,；
SPI模塊（對應(yīng)spi_if.v）是一個SPI主控制器,，可在CPU或用戶邏輯的控制下操作各種SPI從設(shè)備，如AD/DA芯片等,；
DDR模塊（對應(yīng)dual_ddrc_wrapper.v）調(diào)用了Xilinx的MIG核,，驅(qū)動板上的兩組DDR3,，并將這兩組DDR3接口合并為一組AXI-STREAM接口連到SOC系統(tǒng)中；
SOC模塊（對應(yīng)qtexv100.xmp）是Qtex V1.0的核心部分,，主要包括軟核處理器microblaze及其必須的AXI總線控制器和RAM等IP,、AD/DA和DDR之間的DMA及DDR和PCI-E之間的DMA等。
對于需要做二次開發(fā)的用戶來說,，如果只需要對數(shù)據(jù)做簡單的預(yù)處理或后處理,，如上下變頻、FIR濾波等,，則簡單的方式是在AD/DA接口和觸發(fā)控制邏輯之間添加自己的邏輯,，如下圖：
上下變頻、FIR濾波等操作,，需要關(guān)心的只有AD/DA數(shù)據(jù)接口及其時鐘。在AD/DA模塊接口上,，是一個和AD/DA采樣率成整倍數(shù)關(guān)系的時鐘及一組和AD/DA通道數(shù)成整倍數(shù)關(guān)系的數(shù)據(jù),，具體倍數(shù)取決于AD/DA芯片型號。在觸發(fā)控制模塊接口上,，時鐘頻率和數(shù)據(jù)位寬都是用戶可配置的,。因此，用戶邏輯可以改變AD/DA數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)位寬及時鐘頻率以達(dá)到想要的功能,。
使用QT1138AC板卡，由于板卡的垂直分辨率在16bit,，當(dāng)采樣率在150MS/s,，單通道采集時，每秒的數(shù)據(jù)量大小為：
150MS/s×1ch×2=300MB/s
QT1138為PCIex8 Gen2接口,，流模式速度可達(dá)2500MB/s,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過采集的數(shù)據(jù)量。采用固態(tài)硬盤存儲時,，連續(xù)寫速度可達(dá)400MB/s>300MB/s,。所以在150MS/s單通道時可以進(jìn)行實(shí)時流盤的操作。
流模式功能將板載內(nèi)存虛擬為一個大容量 FIFO,，允許采集數(shù)據(jù)由該FIFO 緩沖后連續(xù)不斷的通過 PCI Express 總線傳輸?shù)街鳈C(jī)內(nèi)存或硬盤中,。在 FIFO 模式下，系統(tǒng)會預(yù)先設(shè)置FIFO 容量和實(shí)時監(jiān)測FIFO 狀態(tài),，并自動啟動 PCI Express DMA 操作,，進(jìn)行數(shù)據(jù)搬運(yùn)工作。FIFO 模式工作后,，其采集數(shù)據(jù)長度容許無限長,，限制條件為主機(jī)的內(nèi)存容量或硬盤容量,。
流模式又分為FIFO Single與FIFO Multiple兩種。在FIFO Single模式下接收一次觸發(fā)事件之后,，會連續(xù)不斷地采集數(shù)據(jù),，同時連續(xù)不斷地傳輸數(shù)據(jù)到上位機(jī)內(nèi)存，板載內(nèi)存作為一個 ring buffer 傳輸數(shù)據(jù),。當(dāng) ring buffer 緩存的數(shù)據(jù)達(dá)到一定量時,，上位機(jī)接收到數(shù)據(jù)。采集卡可以一直工作,，直到用戶發(fā)命令停止數(shù)據(jù)采集,。在FIFO Multiple模式下將板載存儲空間分成 N 個子段，可以接收連續(xù)觸發(fā)操作,。系統(tǒng)自動將每次觸發(fā)前后采集的數(shù)據(jù)存入對應(yīng)的存儲器子段,，這個過程不需要軟件干預(yù)，采集卡也不需要重新啟動,。FIFO 模式下分段數(shù)量不受限制,。
FIFO Multiple
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系統(tǒng)配置
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硬件平臺
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便攜式工控機(jī)
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I7處理器
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X99主板
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8GB DDR4內(nèi)存x4
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數(shù)據(jù)采集模塊
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QT1138AC
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數(shù)據(jù)存儲模塊
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1TB SSD固態(tài)硬盤
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軟件平臺
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操作系統(tǒng)
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Win7 x64
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驅(qū)動程序
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C/C++
LabView 32/64位
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