一种基于PXI总线的数据采集卡制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于ＰＸＩ总线的数据采集卡。ＰＸＩ总线接口电路的辅助总线与可编程逻辑处理电路相连；数据总线转换电路的本地总线与可编程逻辑处理电路相连；可编程逻辑处理电路与ＤＳＰ数据处理电路的外部总线相连；可编程逻辑处理电路与模数转换电路相连；模数转换电路与模拟输入调理电路相连；供电电路给各模块提供所需的电源。本实用新型专利技术提高了数据采集卡的可靠性；结合了数字处理器ＤＳＰ的数据处理能力和可编程逻辑处理器件的可编程技术，充分发挥ＤＳＰ数字处理器强大的数据处理能力，满足大规模实时数据采集与分析、模态数据采集与分析、声学分析、冲击测量分析等领域的要求；采用２４位高精度的模数转换电路，配合３２位浮点ＤＳＰ处理器，极大的提高了信息的精度和处理的实时性。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及数据采集、信号处理与分析等领域，尤其是涉及一种基于PXI总线的数据采集卡。
技术介绍
数据采集设备广泛应用于信号处理的各个相关领域，随着科学技术的发展，各个相关应用领域对信号处理的速度、实时性、测量精度以及设备的可靠性等的要求越来越高，传统的数据采集设备已难以充分满足其处理性能的要求，尤其是在实时数据采集与分析、模态数据采集与分析、声学分析、冲击测量分析、旋转机械分析、振动与噪声测试和震动控制等这类应用环境复杂、数据信息量大、实时性强的信号采集、处理领域。为此，人们尝试寻找新的途径以期提高设备的可靠性、信号处理能力和测量精度。目前，在集成电子等制造技术发展的基础上，通过采用以PCI总线采集卡进行数据采集，然后将采集的数据给计算机进行运算，实现信号分析功能的方式已成为当前研究开发的热点。上述方案中，数据采集卡与计算机间通过PCI总线进行信息交互，由于计算机的PCI总线采用金手指互连方式，在振动等复杂的应用环境下，其可靠性很难满足要求；由于计算机PCI插槽数的限制，导致了可插的数据采集卡有限，就不能满足大规模数据采集的需要；PCI总线是一种计算机的数据通讯总线，没有为数据采集服务的辅助总线，不能实现多个采集卡同步采样。在上述方案中，由计算机对数据采集卡进行管理，数据采集卡只负责将数据进行采集，然后将数据传输给计算机，由计算机进行数据运算、分析，显然，计算机系统的运作特性在信号处理的实时性和速度上的性能非常有限，并不能充分满足大规模实时数据采集与分析、模态数据采集与分析、声学分析、冲击测量分析、旋转机械分析、振动与噪声测试和振动控制等信号采集处理领域的应用要求，尤其是在涉及实时、复杂算法计算或大批量的数据高速处理等应用方面。上述方案中，一般采用16位或更低的模数转换电路，这也不能满足当今高精度测量要求的各中应用。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所存在的可靠性差，处理实时性不强，测量相对误差-->大，难以充分满足大规模实时数据采集与分析、模态数据采集与分析、声学分析、冲击测量分析、旋转机械分析、振动与噪声测试和振动控制等信号采集处理领域的应用要求；本技术的目的在于提供了有高可靠性，处理实时性强，高精度，能大规模扩展的一种基于PXI总线的数据采集卡。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：包括PXI总线接口电路，数据总线转换电路可编程逻辑处理电路，DSP数据处理电路，模数转换电路，模拟输入调理电路和供电电路；PXI总线接口电路的数据总线部分和数据总线转换电路的PCI端总线相连；PXI总线接口电路的辅助总线与可编程逻辑处理电路相连；数据总线转换电路的本地总线与可编程逻辑处理电路相连；可编程逻辑处理电路与DSP数据处理电路的外部总线相连；可编程逻辑处理电路与模数转换电路相连；模数转换电路与模拟输入调理电路相连；供电电路给各模块提供所需的电源。所述的DSP数据处理电路：采用的DSP数据处理芯片为32位浮点型DSP数据处理芯片。所述的模数转换电路：采用的是分辨率为24bit、转换频率最高为192KHz的模数转换芯片。所述的PXI总线接口电路：采用的是2mm密度的针孔式连接器电路。所述的数据总线转换电路：采用的是PCI9054接口转换电路。所述的可编程逻辑处理电路：采用的XILINX公司的SPARTAN3E系列FPGA电路。所述的模拟输入调理电路：包括差分转单端电路、同相跟随电路、单端转差分电路、抗混迭滤波电路。所述的供电电路：采用TPS54310、LT660和TPS70302三部分电路，分别产生1.4V、-5V、2.5V和1.2V电压信号，与总线提供的+5V、+12V、-12V电压信号共同给各模块提供所需的电源。本技术包括实现与计算机和其他板卡可靠通讯的PXI总线接口电路，实现从PXI数据通讯总线到本地可编程逻辑处理电路数据通讯的数据总线转换电路，用于管理模数转换电路、对模数转换后信息计算预处理和协调计算机与DSP间通讯的可编程逻辑处理电路，用于数字信息处理的DSP数据处理电路，对模拟信息实现数字信息转换的模数转换电路，对模拟输入信号进行调理的模拟信号调理电路，给各个电路模块提供电源支持的供电电路。其中PXI总线包括数据通讯总线和辅助总线两个部分，数据通讯总线负责计算机与本采集卡间的-->数据通讯，辅助总线与其他板卡的辅助总线相连实现多个板卡的同步采样功能；其中DSP数据处理电路所采用的DSP数据处理芯片为32位浮点型DSP数据处理芯片，模数转换电路采用的模数转换芯片为分辨率为24Bit、转换频率最高达192KHz的模数转换芯片。本技术创造性地采用高可靠性的PXI总线作为与计算机和其他板卡通讯的总线：PXI总线采用针孔连接器，大大提高了可靠性，使得本卡可以在振动等复杂的环境下正常工作，PXI总线拥有辅助总线，可以实现本采集卡与其他板卡同步采样的功能，PXI总线的机箱拥有更多的插槽，这样就可以在单个机箱中扩展更多的数据采集卡；采用高性能DSP数据处理电路与可编程逻辑处理电路来共同实现信息的核心处理：可编程逻辑处理电路管理模数转换电路的转换工作并将转换后信号的计算预处理，然后将数据传给DSP数据处理器，这样可以充分发挥DSP数据处理器强大的数据信息处理能力，高性能DSP数据处理电路与编程逻辑处理电路经由DSP的外部总线进行协调处理，使信息计算处理与硬件管理资源分配最优化；同时，配置高达24bit/192K的高性能模数转换电路，可以将外围模拟信号输入调理电路输入的模拟信息进行精确即时的采集转换，并提供给高性能DSP数据处理电路与可编程逻辑处理电路进行计算处理，使其信号精度和处理实时性显著提高。与现有技术相比，本技术具有的有益效果：1.采用PXI总线作为与计算机和其他板卡通讯的总线，极大的提高了数据采集卡的可靠性，可与其他的数据采集卡协同工作，实现大规模的数据采集，可实现与其他采集卡同步采样的功能。2.结合了数字处理器DSP的数据处理能力和可编程逻辑处理器件的可编程技术。通过编程逻辑处理器件的可编程技术，实现对模数转换电路的控制和转换后信息的计算预处理，可以更加充分发挥DSP数字处理器强大的数据处理能力，可以充分满足大规模实时数据采集与分析、模态数据采集与分析、声学分析、冲击测量分析、旋转机械分析、振动与噪声测试和振动控制等信号采集处理领域的应用要求。3.采用24位高精度的模数转换电路，配合32位浮点DSP处理器，极大的提高了信息的精度和处理的实时性。附图说明图1是本技术的原理结构框图。图2是本技术中的PXI总线接口电路和数据总线转换电路的结构框图。-->图3是本技术中的可编程逻辑处理电路的结构图。图4是本技术中的DSP数据处理电路的结构图。图5是本技术中的模数转换电路的结构图。图6是本技术中的模拟输入调理电路的结构图。图7是本技术中的供电电路的结构图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本技术的技术方案作进一步的具体说明。如图1所示，一种基于PXI总线的数据采集卡：包括实现与计算机和其他板卡可靠通讯的PXI总线接口电路，实现从PXI数据通讯总线到本地可编程逻辑处理电路数据通讯的数据总线转换电路，用于管理模数转换电路、实现对模数转换后信息计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＰＸＩ总线的数据采集卡，其特征在于：包括ＰＸＩ总线接口电路（１），数据总线转换电路（２）可编程逻辑处理电路（３），ＤＳＰ数据处理电路（４），模数转换电路（５），模拟输入调理电路（６）和供电电路（７）；ＰＸＩ总线接口电路（１）的数据总线部分和数据总线转换电路（２）的ＰＣＩ端总线相连；ＰＸＩ总线接口电路（１）的辅助总线与可编程逻辑处理电路（３）相连；数据总线转换电路（２）的本地总线与可编程逻辑处理电路（３）相连；可编程逻辑处理电路（３）与ＤＳＰ数据处理电路（４）的外部总线相连；可编程逻辑处理电路（３）与模数转换电路（５）相连；模数转换电路（５）与模拟输入调理电路（６）相连；供电电路（７）给各模块提供所需的电源。

【技术特征摘要】
1.一种基于PXI总线的数据采集卡，其特征在于：包括PXI总线接口电路(1)，数据总线转换电路(2)可编程逻辑处理电路(3)，DSP数据处理电路(4)，模数转换电路(5)，模拟输入调理电路(6)和供电电路(7)；PXI总线接口电路(1)的数据总线部分和数据总线转换电路(2)的PCI端总线相连；PXI总线接口电路(1)的辅助总线与可编程逻辑处理电路(3)相连；数据总线转换电路(2)的本地总线与可编程逻辑处理电路(3)相连；可编程逻辑处理电路(3)与DSP数据处理电路(4)的外部总线相连；可编程逻辑处理电路(3)与模数转换电路(5)相连；模数转换电路(5)与模拟输入调理电路(6)相连；供电电路(7)给各模块提供所需的电源。2.根据权利要求1所述的一种基于PXI总线的数据采集卡，其特征在于所述的DSP数据处理电路(4)：采用的DSP数据处理芯片为32位浮点型DSP数据处理芯片。3.根据权利要求1所述的一种基于PXI总线的数据采集卡，其特征在于所述的模数转换电路(5)：采用的是分辨率为24bit、转...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺惠农，沈平，刘宝华，秦巍，朱军伟，
申请(专利权)人：杭州亿恒科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]