高速数据采集卡

高速数据采集卡的信号处理功能高速数据采集卡的信号处理高速数据采集卡可以实现精确的，高分辨率的数据采集，并传输到主机上。

在高速数据采集卡和主机上的应用信号处理函数，可以对获取信号进行增强处理，或者通过简单测量抽取最有用的信息。

现代高速数据采集卡支持软件，像坤驰科技公司代理的Spectrum的Sbench6 和很多第三方程序，吸收了很多信号处理的功能。

这其中包括波形运算，积分，boxcar平均，快速傅里叶变换FFT，前置滤波功能，和直方图。

这个应用笔记将研究所有这些功能并且提供这些工具均有应用的典型的范例。

模拟计算（波形运算）模拟计算包括对获取波形的加法，减法，乘法和除法。

在数据上应用这些函数是为了提高信号的质量，或者导出备选函数。

举一个例子就是用减法将差分组件和一个差动波形结合产生的共模噪声和收集的减少的值。

另一个例子是用电流和电压波形的乘积来计算瞬时功率。

在样品波形上通过样品基础应用每一个算术函数。

这是假设连结起来的波形都有相同的记录长度。

图表1显示了使用软件为模拟计算所做的相关配置。

在需要的信号源通道上右击会弹出选择框。

选择“计算”会打开计算的选择栏，信号计算，信号转换，和信号平均。

信号计算的一种选择可提供路径到傅里叶变换，直方图，滤波和其它的一些功能。

如果选择模拟计算，计算对话框就会弹出以允许对所需要的运算算法进行设置。

在这个例子中，两个输入信号被相加。

其他的一些选项如减法，加法和除法。

类似的选择路径能够引出其他的一些可讨论的信号处理函数。

第一个应用波形算法解决实际问题的例子就是从另一个信号里面减掉另一个信号成分来估计差分信号。

如图标2所示。

差分信号通常被用来提高信号的完整性。

表2中例子里一个1MHZ的时钟信号中“P”和“N”成分（在右手边面板里显示的）是用减法来运算结合起来的。

所产生的差分信号在左边网格里显示。

左侧中心的信息面板用参数来测量峰峰值和每种波形的平均值。

要注意差分信号有两倍的峰峰值幅度和一个接近零的平均值。

pcie高速采集卡的采样原理
PCIe高速采集卡（PCIe high-speed acquisition card）是一种用于数据采集和信号处理的硬件设备，它通过PCI Express（PCIe）接口与计算机连接。

采集卡的采样原理可以概括为以下几个步骤：
1. 时钟同步：采集卡首先需要与输入信号进行时钟同步，以确保准确的采样。

一般情况下，采集卡会使用自己的时钟源或者外部的参考时钟来与输入信号进行同步。

2. 信号采样：一旦时钟同步完成，采集卡就开始对输入信号进行采样。

采样过程中，采集卡会按照一定的采样率（即每秒采样的次数）将输入信号离散化为数字信号。

采集卡上的模数转换器（ADC）负责将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。

3. 数据传输：采集卡将采样到的数字信号通过PCIe接口传输给计算机。

PCIe接口提供了高速的数据传输通道，能够满足高速数据采集的需求。

传输过程中，采集卡会将采样数据打包成数据包，并通过PCIe总线发送给计算机。

4. 数据处理：计算机接收到采集卡传输的数据后，可以使用相应的软件对数据进行处理和分析。

这些软件可以根据具体的应用需求，对数据进行滤波、频谱分析、数据压缩等操作，以提取所需的信息。

需要注意的是，采集卡的采样原理会因具体的硬件设计而有所差异，不同的采集卡可能会采用不同的ADC芯片、时钟同步方式和数据处理算法等。

因此，在具体应用中，需要根据采集卡的规格和说明书来了解其采样原理和技术特点。

Xilinx Artix-7系列FPGA 高速采集卡中文资料双通道250MSPS*12Bit高速高精度ADC，一路175MSPS*12Bit高速高精度DAC，满足多种数据采集需求；支持PCI Express 2.0标准，提供PCIe x2高速数据传输接口，单通道通信速率可高达5GBaud；FPGA芯片XC7A35/50/75/100T可选，DDR3-1333 256MB/512MB可选，NOR FLASH 256Mb；支持千兆高速网口及I2C等常见接口，拓展能力强；配有板卡原理图和丰富的开发例程，入门简单。

图1 TL-A7HSAD采集卡图2TL-A7HSAD采集卡接口1图3TL-A7HSAD采集卡接口2图4TL-A7HSAD采集卡接口3图5TL-A7HSAD采集卡接口4TL-A7HSAD是一款由广州创龙基于Xilinx Artix-7系列FPGA自主研发的高速数据采集卡，可配套广州创龙TMS320C6655、TMS320C6657、TMS320C6678开发板使用。

该采集卡包含一个双通道250MSPS*12Bit的高速高精度ADC及一个175MSPS*12Bit 高速高精度DAC，配备Xilinx Artix-7系列FPGA可进行高速数据转换和时序控制。

TL-A7HSAD高速数据采集卡完全支持PCI Express 2.0标准，提供工业级高速数据传输PCIe x2接口，串行高速输入输出SRIO总线通过HDMI接口提供稳定、可靠的高速传输能力.1典型运用领域✓高速数据采集处理系统✓高端图像处理设备✓高端音视频数据处理✓通信系统✓高精度仪器仪表✓高端数控系统2软硬件参数硬件参数图6TL-A7HSAD采集卡硬件框图图7 采集卡硬件资源图解1图8 采集卡硬件资源图解2表1CPU Xilinx Artix-7 XC7A35/50/75/100T FPGARAM 256Mbit NOR FLASHROM 2x 128M/256MByte DDR3EEPROM 2Kbit网络1x Ethernet，10/100/1000M自适应LED2x 供电指示灯3x 可编程指示灯按键2x 复位按键（FULL RESET、PROGRAM RESET）2x 用户可编程按键ADC 双通道，1.8Vp-p，12bit，最高250MHz采样率，LVDS信号输出DAC 175MHz，12bit，最大输出电流5mAXADC 双通道，12bit，1MHz，1.25Vp-p拓展IO 1x SRIO TX，1x SRIO RX，2通道，单通道最高速率5GBaud，HDMI座1x （PCIe x2）2x 48pin欧式连接器，GPIO拓展1x I2C，HDMI座仿真器接口1x 14pin TI Rev B JTAG接口，间距2.54mm启动方式1x 2bit启动方式选择拨码开关串口1x UART，Micro USB接口，提供4针TTL电平测试端口电源开关1x 电源拨码开关电源接口1x 12V 2A直流输入DC417电源接口，外径4.4mm，内径1.65mm 软件参数表 2Vivado版本号2015.23开发资料●采集卡原理图、入门教程、丰富的Demo程序；●完整的软件开发包，以及配套的C66x DSP系统开发文档。

高速信号采集板卡——从10MS/s到10GS/s采样率范围坤驰科技将于近期发布PCIe 250MS/s, 500MS/s, 1GS/s, 2.5GS/s, 5GS/s采样率高速信号采集板卡！模拟带宽可达3GHz，总线传输速率可达3GB/s。

高速信号采集板卡用于应用于宽带信号采集与处理，与SATA阵列、Flash存储卡可以组建采集存储系统，与GPU可以组建实时信号处理系统。

应用于超声、雷达、无线通信、软件无线电、电子对抗、电子侦察、卫星导航、复杂电磁环境模拟信号的高速采集、分析、记录、存储和数据回放。

M4i系列在采样率和分辨率方面都是最出色的。

PCIe×8 Gen2 接口提非常优秀的数据流模式。

拥有独立ADC的双通道或者四通道提供14bit和16bit分辨率，将满足高质量的信号采集需求。

M4i家族包括：AD数据采集卡M4i.4451-×8: 4通道500MS/s/ch 16bit PCIe高速信号采集板卡M4i.4450-×8: 2通道500MS/s/ch 16bit PCIe高速信号采集板卡M4i.4421-×8: 4通道250MS/s/ch 16bit PCIe高速信号采集板卡M4i.4420-×8: 2通道250MS/s/ch 16bit PCIe高速信号采集板卡M4i.4411-×8: 4通道130MS/s/ch 16bit PCIe高速信号采集板卡M4i.4410-×8: 2通道130MS/s/ch 16bit PCIe高速信号采集板卡QT系列是基于V6 FPGA设计的PCIeX8高速数据采集卡，具有有出色的动态特性，采样率指标从250MS/s到5GS/s,精度从8bit到16bit，支持FPGA开发。

QT1138 250Msps 16bit PCI Express Gen2 高速数字化仪，最高8通道，2GB板上内存QT1135500Msps 14bit PCI Express Gen2 高速数字化仪，最高4通道，2GB板上内存QT1130 1GSPS 采样率；12bit分辨率；4通道；2GHz 模拟输入带宽；板载4GB DDR3；FPGA开放QT1125 2.5 GSPS 采样率；10bit分辨率；2通道；1.5 GHz 模拟输入带宽；板载4GB DDR3；QT1120 5 GSPS 采样率；10bit分辨率；1通道；1.5 GHz 模拟输入带宽；板载4GB DDR3；FPGA开放应用领域：●激光脉冲●卫星通信●软件无线电●电子对抗●高能物理●高速信号采集与处理。

1功能简介本采集板卡基于8通道PCI Express接口的,最快的12bit高速数据采集卡。

其数据吞吐量快达1 GB/s (1000 MB/s)，2个同步输入上的采样率为200 MS/s，是许多应用的理想解决方案，包括OCT、雷达、超声波、光谱测定和射频信号记录。

200 MS/s的每通道实时采样率基于PCIe x8总线的1.4 GB/s的数据流量）2通道12位分辨率采样从500 MHz 到1 MHz的外部时钟高达250 MHz的全功率带宽+/- 40 mV至+/- 4 V输入范围60.3 dB信噪比NIST可追踪校准连续流模式存储高达2千兆采样率的双端口存储器触发输入和触发输出连接器半长PCIe x8卡AlazarDSO软件允许快速启动用于 C/C++、C#、VB和LabVIEW的软件开发工具包（SDK）可提供Linux驱动程序本采集板卡集成了8路高速数据采集、2片大规模FPGA、1GB缓存以及USB、VGA、UART等通用接口，可实现对8路信号直接射频采集、存储、预处理或传输。

其主要特点包括：射频/中频输入本板卡具有8路相同且独立的模拟信号输入通道，由SMA接口输入的射频或者中频信号经过信号调理电路注入ADC并转换为数字序列。

输入信号的带宽最大2000MHz。

ADC本板卡兼容两种型号ADC，分别为：ADS5474：分辨力14bit，最高采样率500MSPS；ADS5463：分辨力12bit，最高采样率400MSPS。

ADC采集的高速数据经后级FPGA进行数字处理。

Virtex5 FPGA该板卡包含两片Xilinx Virtex5 FPGA，根据焊装的具体型号不同，单片容量由400万门至1600万门不等。

两片FPGA前后级联，前级FPGA（XC5VSX50T）连接8路高速ADC，适合进行数据处理，外挂1G的DDR2 SDRAM存储器以扩展其存储能力。

后级FPGA（XC5VLX30T）用于外部接口控制。

基于FPGA的高速数据采集卡设计与实现随着科技的不断发展，电子信息技术的应用越来越广泛。

在现代制造业、通讯系统、医学影像等领域中，高速数据采集成为了一项不可或缺的工作。

因此，设计和实现一种高效、高精度的数据采集卡成为了当前电子信息技术研究的热点之一。

本文将介绍一种基于FPGA的高速数据采集卡的设计与实现。

一、高速数据采集卡基本结构高速数据采集卡通常由模数转换器（ADC）、时钟发生器、FPGA芯片、存储器、接口电路等组成。

其中，ADC负责将模拟信号转化为数字信号，时钟发生器负责为ADC提供时钟信号，FPGA芯片负责对数字信号进行处理和分析，存储器则用于存储处理后的数据，接口电路则是将数据输出到外部设备。

二、基于FPGA的高速数据采集卡设计1. ADC选择对于高速数据采集卡来说，ADC是其中最关键的组成部分之一。

ADC的选择与高速数据采集卡的性能有着密切的关系。

本设计采用了采样率为100MSPS的ADI公司的AD9265 ADC作为该高速数据采集卡的核心部件。

2. 时钟发生器时钟发生器为ADC提供高稳定性、高准确度的时钟信号，保证了ADC采集数据的稳定性和准确性。

本设计采用了凯瑞电子公司的CCHD-957时钟发生器，它可以提供高达100MHz的准确稳定时钟信号，从而保证了ADC的正常工作。

3. FPGA芯片在高速数据采集卡中，FPGA芯片是最核心的部分，它负责ADC采集到的原始数据进行处理和分析，并将其存储到存储器中。

本设计采用了Altera公司的Cyclone IV FPGA芯片，它具有高速、低功耗、灵活的特点，可以实现对高速数据的实时处理和分析。

4. 存储器存储器是高速数据采集卡中另一个非常关键的部分，它用于存储FPGA处理后的数据。

本设计采用了容量为1G的DDR3 SDRAM作为数据存储器，其存储速度快、容量大、价格适中、成本低。

5. 接口电路接口电路负责将高速数据采集卡中的数据输出到外部设备中。