本发明专利技术为一款双通道ＤＳＰＥＥＤ－ＡＤＣ＿Ｄ２Ｇ高速数据采集板它主要由七个电源模块、双通道数据采集分流模块、两级缓存模块、采集控制处理传输模块、和数字信号协处理处理模块，ＳｔａｒＦａｂｒｉｃ传输模块和对外物理接口部分组成；板型：ＣＰＣＩ ６Ｕ标准板型；工作平台是工控计算机平台。主要应用于ＳＡＲ雷达回波信号采集、雷达信号侦察接收、储频干扰、软件无线电等对采样速率、输入带宽要求极高的数据采集场合。该发明专利技术解决了在ＧＨｚ的采样速率下触发控制问题、数据的存储问题和数据传输问题，具有多种触发方式、信号处理方式、以及数据传输方式。
Dual channel DSPEED-ADC_D2G high speed data acquisition board
The invention relates to a high-speed data acquisition board, a dual channel DSPEED ADC D2G which is mainly composed of seven power module, data acquisition module, dual channel shunt two level cache module, acquisition module, transmission control processing and digital signal processing module, StarFabric transmission module and external physical interface components; type: CPCI 6U standard plate; work platform is a industrial control computer platform. It is mainly used in SAR radar echo signal acquisition, radar signal reconnaissance and reception, storage interference, software radio and so on. The invention solves the problem of triggering control, data storage and data transmission under the sampling rate of the GHz, and has a plurality of triggering modes, a signal processing mode and a data transmission mode.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一块超高速数据采集板卡及其硬件结构。
技术介绍
超高速数据采集板卡主要应用于SAR信号回波采集、雷达信号侦察接收、 储频干扰、软件无线电等需要超宽带、超高速信号采集的场合。在GSPS的数据 采集速率下，I、 Q通道同步、各种触发方式、数据的实时存储、采集数据的预 处理以及传输、时钟网络分布都变得非常难于实现。现有的数据采集板卡，采样率大多在250MSPS以下，带宽则在几十MHz 左右，这些采集板卡不能应付现在百MHz甚至GHz的宽带信号。而少数能工 作在GSPS的采集板卡，多数将ADC采集的数据直接或分流输入FPGA或者 ASIC芯片，用FPGA或者专用芯片来完成采集的控制，用FPGA外挂DRAM 实现采集数据的存储。这些设计都存在工作方式单一的问题，要么只能缓存少 数数据，要么对外传输接口速率很慢，或者只有一种，触发方式只有一种。于 是我们设计这款AD板卡，采集的数据接入两级FIFO模块，采集的触发、存储、 传输、模式都围绕FIFO模块的读写控制来完成，并且可以工作在2GSPS的采 样率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于使用ADC， DeMux， FIFO、 FPGA、 DSP来构建一块超 高速、超宽带数据采集板卡，并且能够灵活的实现各种采集触发(外触发、预 触发、输入门限检测触发)控制、数据存储、数据处理、数据传输等功能。本专利技术主要由电源部分(7个电源转换模块)、两通道ADC和DeMux模块 (Atmel的TS83102G0， TS81102G0)、两级FIFO模块(由8片FIFO构成，每 级每通道2片)，Altera公司的CPLD (EP1K30)作为采集控制模块，Altera公 司的FPGA (EP2S60F672)作为数据处理和转发模块、 一片TI公司的C6000系 歹ijDSP (TMS320C6412)， StarFabric模块(两片SG2010， 一片SG1010)和一 组模拟信号输入接口 (4个SMA标准接头)、CPCI接口以及其他辅助电路。其 软件主要包括PCI控制、采样控制、触发控制、数据传输控制、StarFabric传输；板型CPCI6U标准板型；工作平台工业控制计算机平台。本专利技术的数据采集、触发方式、存储和传输功能通过以下技术方案实现为完成GSPS的采样率，选用Atmel公司的采样速率达2GSPS的ADC芯片 TS83102G0，并且用Atmel公司的数据分流芯片TS801102G0将采集的高速数据 分流成8路慢速数据流。分流后的慢速数据输入FIFO模块，来完成数据的缓冲 存储。触发输入给CPLD (EP1K30)，用CPLD控制FIFO的读写来完成采集的 控制。FIFO的输出端接给FPGA(EP2S60)，由FPGA(EP2S60)来完成数据的预处 理，转发的工作。而DSP (TMS320C6412)作为上位机(通过PCI接口)与内 部控制模块(通过EMIF接口)通信的媒介，把上位机的控制传输到板卡内部， 或者把板卡采集的数据以及状态信息传输给上位机。基于以上方案，本数据采集板卡，具有2GSPS的采样率，3GHz的模拟输入带 宽，2M Sample的存储深度，具有外触发、预触发、输入门限检测触发等多种触 发方式。采集存储深度可控，多种对外高速接口包括PCI，自定义接口和 StarFabric接口。并且具有很强的信号处理能力。附图说明图l一本专利技术的板卡实物图； 图2—本专利技术的电路原理框图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。 实施例见图l，图2。这款超高速数据采集板构成包括由ADC和DeMux构成的 数据采集分流模块，由FIFO位扩展和深度扩展构成的数据存储缓冲模块，两通 道的采集数据输出给板卡上的的FPGA做传输或者处理，两通道数据采集的控 制由板卡上的CPLD完成。板卡与CPCI主机的通信由TI公司的的DSP的PCI 接口和板卡的StarFabric模块共同完成。板卡的对外接口有前面板的4个SMA，分别为模拟输入l，采集时钟输 入，模拟输入2，触发信号输入，4个RJ45接口是StarFabric的LINK接口；板 卡底部的CPCI接插件J1、 J2、 J3、 J4、 J5。板内的两个外接电源插座。 两个相对独立的数据采集通道，每个通道包括 一片型号为TS83102G0的ADC 芯片， 一片型号为TS81102G0的数据分流(DeMux)芯片，4片型号为 IDT72T40118的FIFO芯片。ADC的采样时钟通过SMA由外部提供的2GHz正弦信号，经过板内的比较器，产生方波时钟，提供给两路ADC。两路ADC的输入信号由两个SMA输入， 直接给各自的ADC芯片。ADC将模数转换后的10位数据以及时钟输出给 DeMux芯片。DeMux芯片把输入的高速数据流分流成8路10位低速数据流和 慢速时钟输入FIFO模块。每通道FIFO由两级构成，每级2片IDT公司的IDT7240118芯片，每片FIFO 最大深度128KX40bit。每片FIFO的数据宽度时40位，两片位扩展可以接收 Demux传来的80位数据。FIFO的工作时钟是250MHz，由DeMux分流后的数 据的时钟也是250MHz，可以正常接收数据。CPLD主要完成采集开始和结束控制、触发控制、采集深度控制。整个采集 板对数据采集的控制集中体现在对FIFO读写使能的控制上。另外CPLD与板卡 的DSP相连接，可以将DSP的参数设置传给CPLD做采集控制。FPGA主要完成各种采样方式下读出FIFO模块内的采集数据，进行对外传 输或者转发给DSP，也可以对读出的数据进行预处理。FPGA连接CPCI的J4 、 J5高速数据传输接口，可以把采集数据向板外传输，也可以将数据通过EMIF 传输给DSP，由DSP做对外传输或者处理。DSP (TMS320C6412)是采集板控制核心，它通过StarFabric模块间接与主 机的PCI接口相连，可以与主机进行数据和命令通信。DSP通过EMIF接口与 板卡内部的CPLD和FPGA相连，可以把控制命令传输到板卡内部，也可以把 采集的数据读回来传输给主机。DSP的EMIF接口上挂有4片SDRAM，用来做 数据存储，1片FLASH，用来做启动程序存储。StarFabric模块作为板卡的一个传输模块，由两片SG2010、 一片SG1010构 成。 一端接在DSP的PCI接口上， 一端接在板卡的主机PCI接口上，另外还有 4个分别连接到前面板RJ45接口和CPCI的J3接口上。可以将PCI协议转换为 StarFabric协议，并利用RJ45接口和CPCI的J3接插件对外进行数据传输。板卡的供电，主要来自CPCI，也可以采用外供，CPCI只提供+5V， +3.3V， + 12V， -12V,而板卡内部的芯片还需要+1.2V， +1.4V, -5V， -3.3V等电压，所 以板卡内还采用了 7个TI公司的电源模块，来产生所需的电压。权利要求1.一款双通道DSPEED-ADC_D2G高速数据采集板，其特征在于它主要由七个电源模块、双通道数据采集分流模块、两级缓存模块、采集控制处理传输模块、和数字信号协处理处理模块，StarFabric传输模块和对外物理接口部分组成；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一款双通道ＤＳＰＥＥＤ－ＡＤＣ＿Ｄ２Ｇ高速数据采集板，其特征在于：它主要由七个电源模块、双通道数据采集分流模块、两级缓存模块、采集控制处理传输模块、和数字信号协处理处理模块，ＳｔａｒＦａｂｒｉｃ传输模块和对外物理接口部分组成；板型：ＣＰＣＩ６Ｕ标准板型；工作平台是工控计算机平台。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高梅国，谢民，冀连营，刘国满，宋民，张琦，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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