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某研究所高速同步采集系統方案

摘要:根據客戶的技術性能和成本控制需求,基于阿爾泰科技公司的PCIe8586數字化儀采集卡,為客戶搭建基于PCIe總線的85MHz采樣頻率、16位轉換精度、32路同步采集的高速數采系統。 

一、客戶需求

經過溝通,了解到客戶需要一套85MHz采樣率、16位轉換精度、32路同步連續采集的高速數采系統。出于對成本控制的考慮,不選用PXIe標準背板和機箱系統,現選定定制開發的專用采集板,用CAMLink總線與主機通信,完成數據上傳,功能基本達到使用要求。了解到阿爾泰科技公司有成熟的數字化儀產品,希望能在公司的成熟產品中,搭建一個低成本的32路同步高速采集方案,作為產品使用方案。 

二、需求分析

客戶需要85MHz采樣率、16位轉換精度、32路同步連續采集,意味著每秒有85M*2(2字節16位)*32=5.44GB的數據要送入計算機系統,用USB3.0、千兆網都難以達到這樣的實時傳輸速率。選用PXI/PCIe遠程控制模塊,雖然能達到PCIe總線的高速率,仍然需要購買PXI設備,成本太高,都不適宜。

本方案選用PCIe8586來實現主要功能,其單卡可以完成100MHz采樣頻率、16位精度、8路同步采樣功能,且支持多卡同步。 在PCIe高速總線上插4塊此采集卡,配套相應的計算機軟硬件平臺,完全可以勝任此高速采集任務。系統基于經濟而且廣泛使用的PCIe高速總線,大大降低了硬件成本。

PCIe8586是阿爾泰公司成熟產品,可靈活設置各種工作狀態,驅動安裝和二次開發都很便利。讓用戶脫離具體的軟硬件開發和測試,可以用更多的精力關注到測試目標系統中。 

三、具體方案

由于客戶應用環境沒有嚴苛的要求,方案基于廣泛應用的臺式機PCIe總線,選用PCIe8586來實現主要功能,PCIe8586單卡可以完成100MHz頻率、16位精度、8路同步采樣功能,且支持多卡同步,每個PCIe8586最大需要1600MB/s帶寬(2*8*100M),4個槽位一共最大帶寬6.25GB/s(1600M*4/1024),在同一PCIe X8總線上安插4張PCIe8586采集卡,實現用戶要求的32路同步采集功能。

阿爾泰提供穩定的系統驅動程序,可以支持主流的操作系統,包括Windows、麒麟(Kylin)與Linux操作系統,同時也提供靈活易用的SDK開發工具,客戶可在多種開發語言環境下使用,包括C/C++C#、VB、VB.NET、LabVIEW、LabVIEW/CVI 、Phthon以及QT等。

系統組成框圖如下:



PCIe8586接口定義和機械安裝尺寸,詳見《PCIe8582(8586)產品手冊》 

四、功能

1.軟件環境

根據實際需要安裝相關的應用開發環境,例如 Microsoft Visual Studio、NI LabVIEW 等實現應用軟件功能 。 ArtDAQ(高速數字化儀開發套件為ArtScope),是北京阿爾泰科技發展有限公司采集設備的驅動程序及開發套件,輔助客戶實現從簡單到復雜的數據采集任務,高效快速的搭建測試系統。該開發套件包括以下幾個部分,設備管理配置軟件(Device Management&Configuration Tool,DMC)、驅動文件、開發庫、開發例程、幫助文檔等。

2.功能概述

? 8 通道單端同步模擬輸入

? 采樣率高達100MHz

? 16 位高分辨率 ADC

? 模擬輸入帶寬最高達 50M

? 板載 2GB 內存

? 可編程輸入電壓量程范圍±1V 或±5V

? SMB-1 路 PFI 程控配置接口(即數字觸發 PFI 輸入、觸發輸出端)

? 全自動校準

? 支持連續采樣和有限點采樣

? 通過系統同步觸發總線接口實現多模塊之間同步

   工控機后的開口引出四槽的PCIe-8586共4*8=32路信號輸入接口。

 3.系統框圖


4.環境適應性

  工作環境

  工作溫度范圍:0℃ ~ 50℃

  存儲環境、存儲溫度范圍:-20℃ ~ +70℃

五、系統組成:


產品

型號

數量

備注

同步采集部分

數字化儀PCIe卡

PCIe-8586

4


計算機部分

主板

支持4槽PCIe X8

1


CPU

>2.0G

1


內存

DDR4-16G

1


機械硬盤

 2T容量

1


機箱

工控4U機箱

1


電源

ATX850電源

1


鍵盤、鼠標、顯示

常規

1


六、方案優點

1.成熟的板卡功能,能快速的和工控機以及主板等搭建穩定的高速采集系統;

2.基于PCIe經濟而又高速的總線系統;

3.利用靈活易用的驅動和開發軟件,客戶快速開發穩定的應用軟件;

4.用戶如果有個性化定制要求,阿爾泰提供在成熟方案上的定制化服務。

 

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