高速數據采集與存儲
2017-11-15 17:11:29            瀏覽:

2014福彩3d和值走势图带连线 www.xtbpr.icu 1.    方案概述

         高速數據采集系統廣泛應用于通信、軍事、航天、航空、鐵路、機械等諸多行業。各行業對數據采集速率的需求不斷提升,同時還需要能夠對采集數據進行實時的信號處理。高速ADC/DACFPGA器件性能的不斷更新為我們實現高速高性能數據采集系統提供了基礎。

          本方案中,Interwiser采用基于 EV10AQ190A 5Gsps ADC采樣的FMC子卡與Xilinx FPGA母版搭建了一套完整的高速數據采集、緩存、上傳以及存盤的軟硬件系統。


2.    方案詳細描述 

2.1          系統功能需求描述 

1.     使用5Gsps ADC、FPGA以及上位機構成整個高速數據采集系統的硬件部分; 

2.     通過上位機PC軟件控制ADC進行數據采集; 

3.     ADC采樣數據首先通過FPGA緩存在FPGA平臺DDR; 

4.     FPGA內部實現PCIe DMA IP與上位機構建數據通道; 

5.     FPGA平臺通過PCIe接口將DDR中存儲的采樣數據上傳至上位機PC中; 

6.     上位機PC軟件完成對上傳數據的接收與存盤。 

系統結構示意如圖:



2.2   系統方案實現

        以下分別針對系統中硬件部分(FPGA平臺、ADC??樽涌ǎ┮約叭砑糠鄭?/span>PCIe接口邏輯、數據采集應用程序等)進行詳細描。

 2.2.1  Kintex7 FPGA平臺

         InterWiser基于 Kintex7 系列器件,提供可用于搭建數據采集處理系統的硬件主板。平臺搭載的主器件從低端到高端涵蓋Kintex7-325T,Kintex7-410T。

l       板載ZYNQ XC7Z020 CLG400-1 AP SoC

l       板載Kintex7 325T-2FFG900I(可選410T 

l       ZYNQ PSARM A9雙核 

        千兆以太網

        USB串口

        USB-OTG接口

        SD卡槽

        PS MIO擴展接口(8 Pin)

        QSPI Flash 128Mbit

        DDR3 1Gbit

l       ZYNQ PL K7 FPGA高速片間互聯

        43LVDS高速互聯(86 Pin

l       Kintex7 FPGA

        8G DDR3(SODIMM)

        Samtec擴展IO連接器(48 Pin)

        FMC-HPC擴展連接器

        8 GTX,LA+HA+HB (160Pin)

        PCIe Gen2 x8

 

平臺框圖以及照片如下:


   

2.2.2  高速ADC??樽涌?/strong>

 IW-FMC104多通道多模式的10ADC 1.25 GSPS / 2.5 GSPS / 5.0 GSPS 子板。

          IW-FMC104 是一個四通道多模式A / D FMC ADC擴展子卡,完全符合VITA 57.1標準。該卡提供410ADC通道,使通道同時采樣4,2,或1通道,采樣速率為2.5 GSPS2通道模式),最高可以調試支持5GSPS采樣。

         采樣時鐘可以通過一個同軸電纜連接外部提供,或由內部時鐘源(可選鎖定到一個外部參考)提供。另外一個觸發輸入自定義的采樣控制。

         IW-FMC104子卡機械上和電氣上是符合所確立的ANSI / VITA 57.1 FMC標準。FMC147具有HPC(高引腳計數)400針連接器,前面板的I / O,并可以用在一個傳導冷卻環境。

         該設計是基于E2VA / D EV10AQ190芯片組,DDR LVDS輸出。模擬信號輸入面板上的同軸連接,并有單獨的校準電路微調的增益,偏移,和相位。

         IW- FMC104通過I2C串行通信總線的時鐘源,可以靈活地控制采樣頻率,校準。此外,該卡配有電源和溫度監控,并提供了幾種掉電模式,關閉未使用的功能。

 

性能參數

l  10位通道操作

l  2通道2.5 GSPS A / D轉換模式

l  2通道選項-C48 2.50 GSPS A / D轉換模式(需要校準包,添加到P / N

l  VITA 57.1-2010標準。

l   傳導冷卻

l  1.25Gsps DDR LVDS輸出

l  SSMB連接器,同軸電纜前面板輸入

l  單端AC耦合模擬輸入。

l  靈活的時鐘樹實現:

l  內部時鐘

l  外部時鐘

l   MIL-I-46058C保形涂層標準(可?。?/span>

l   HPC - 高引腳數連接器(400針)

平臺框圖以及照片如下:

                 

2.2.3   PCIe DMA IP

        基于Xilinx PCI Express IP Core開發的PCIE DMA IP,采用DMA數據交換模式,數據傳輸過 程中不需要經過CPU,傳輸速率快,充分利用PCIE的帶寬;數據在板卡的緩存采用DDR、FIFO兩種 工作模式做存儲;可以工作于WIN7 32位和WIN7 64位系統,最高支持PCIE GEN2X8;包含高速接口的數據處理、PCIE DMA控制、DDR控制、計算機的接口驅動、以及軟件應用 程序,提供了整套的PC機高速傳輸方案。

        該IP實現了PCIE的高速傳輸,采用PCIE GEN2x8傳輸的PCIE DMA,上傳速度可達3000MB/S, 下傳速度可達2600MB/S,方案適用于圖像傳輸、高速AD/DA采集等各種高速數據采集。

IP邏輯結構框圖如下:


2.2.4  上位機軟件

上位機軟件包含PCIe驅動以及數據采集存儲程序。

案例如下:

APP界面

                                     

 

采集結果

采集結果會存儲在開啟軟件的資料目錄下:


 

數據格式

ADC10bit輸入,輸出做了高位擴展成16bit,如下圖所示,第一點的數值為H’0062’,第二點為H’0043’依序采集數據.

 

 

Appendix-A :開發平臺

        InterWiser可協助用戶快速搭建開發環境;根據FPGA計算平臺選型,配套提供相應服務器選型、采購與配置。根據用戶開發需求,提供相應FPGA開發工具以及相關工具的安裝、調試、維護以及技術支持。

                            

Appendix-B:軟硬件設計咨詢與外包服務

        InterWiser集合了國內外具有資深經驗的FPGA軟硬件設計工程師以及行業系統應用專家,可根據您的實際需求進行全方位的定制化設計服務。

我們專長設計的領域包括但不限于:                    

l  FPGA硬件板卡設計

l  FPGA接口邏輯設計

l  外圍擴展???span lang="EN-US">/子卡設計

l  高速數據采集系統設計

l  高速AD/DA???span lang="EN-US">/子卡設計

l  行業應用算法開發與優化

l  ……

 

 

如有相關需求,請和我們聯系。

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