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某研究所高速同步采集系统方案

摘要:根据客户的技术性能和成本控制需求,基于阿尔泰科技公司的PCIe8586数字化仪采集卡,为客户搭建基于PCIe总线的85MHz采样频率、16位转换精度、32路同步采集的高速数采系统。 

一、客户需求

经过沟通,了解到客户需要一套85MHz采样率、16位转换精度、32路同步连续采集的高速数采系统。出于对成本控制的考虑,不选用PXIe标准背板和机箱系统,现选定定制开发的专用采集板,用CAMLink总线与主机通信,完成数据上传,功能基本达到使用要求。了解到阿尔泰科技公司有成熟的数字化仪产品,希望能在公司的成熟产品中,搭建一个低成本的32路同步高速采集方案,作为产品使用方案。 

二、需求分析

客户需要85MHz采样率、16位转换精度、32路同步连续采集,意味着每秒有85M*2(2字节16位)*32=5.44GB的数据要送入计算机系统,用USB3.0、千兆网都难以达到这样的实时传输速率。选用PXI/PCIe远程控制模块,虽然能达到PCIe总线的高速率,仍然需要购买PXI设备,成本太高,都不适宜。

本方案选用PCIe8586来实现主要功能,其单卡可以完成100MHz采样频率、16位精度、8路同步采样功能,且支持多卡同步。 在PCIe高速总线上插4块此采集卡,配套相应的计算机软硬件平台,完全可以胜任此高速采集任务。系统基于经济而且广泛使用的PCIe高速总线,大大降低了硬件成本。

PCIe8586是阿尔泰公司成熟产品,可灵活设置各种工作状态,驱动安装和二次开发都很便利。让用户脱离具体的软硬件开发和测试,可以用更多的精力关注到测试目标系统中。 

三、具体方案

由于客户应用环境没有严苛的要求,方案基于广泛应用的台式机PCIe总线,选用PCIe8586来实现主要功能,PCIe8586单卡可以完成100MHz频率、16位精度、8路同步采样功能,且支持多卡同步,每个PCIe8586最大需要1600MB/s带宽(2*8*100M),4个槽位一共最大带宽6.25GB/s(1600M*4/1024),在同一PCIe X8总线上安插4张PCIe8586采集卡,实现用户要求的32路同步采集功能。

阿尔泰提供稳定的系统驱动程序,可以支持主流的操作系统,包括Windows、麒麟(Kylin)与Linux操作系统,同时也提供灵活易用的SDK开发工具,客户可在多种开发语言环境下使用,包括C/C++C#、VB、VB.NET、LabVIEW、LabVIEW/CVI 、Phthon以及QT等。

系统组成框图如下:



PCIe8586接口定义和机械安装尺寸,详见《PCIe8582(8586)产品手册》 

四、功能

1.软件环境

根据实际需要安装相关的应用开发环境,例如 Microsoft Visual Studio、NI LabVIEW 等实现应用软件功能 。 ArtDAQ(高速数字化仪开发套件为ArtScope),是北京阿尔泰科技发展有限公司采集设备的驱动程序及开发套件,辅助客户实现从简单到复杂的数据采集任务,高效快速的搭建测试系统。该开发套件包括以下几个部分,设备管理配置软件(Device Management&Configuration Tool,DMC)、驱动文件、开发库、开发例程、帮助文档等。

2.功能概述

Ø 8 通道单端同步模拟输入

Ø 采样率高达100MHz

Ø 16 位高分辨率 ADC

Ø 模拟输入带宽最高达 50M

Ø 板载 2GB 内存

Ø 可编程输入电压量程范围±1V 或±5V

Ø SMB-1 路 PFI 程控配置接口(即数字触发 PFI 输入、触发输出端)

Ø 全自动校准

Ø 支持连续采样和有限点采样

Ø 通过系统同步触发总线接口实现多模块之间同步

   工控机后的开口引出四槽的PCIe-8586共4*8=32路信号输入接口。

 3.系统框图


4.环境适应性

  工作环境

  工作温度范围:0℃ ~ 50℃

  存储环境、存储温度范围:-20℃ ~ +70℃

五、系统组成:


产品

型号

数量

备注

同步采集部分

数字化仪PCIe卡

PCIe-8586

4


计算机部分

主板

支持4槽PCIe X8

1


CPU

>2.0G

1


内存

DDR4-16G

1


机械硬盘

 2T容量

1


机箱

工控4U机箱

1


电源

ATX850电源

1


键盘、鼠标、显示

常规

1


六、方案优点

1.成熟的板卡功能,能快速的和工控机以及主板等搭建稳定的高速采集系统;

2.基于PCIe经济而又高速的总线系统;

3.利用灵活易用的驱动和开发软件,客户快速开发稳定的应用软件;

4.用户如果有个性化定制要求,阿尔泰提供在成熟方案上的定制化服务。

 

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