基于PXIe的中频信号采集存储系统分析

FPGA

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基于PXIe的中频信号采集存储系统可实现高速信号的采集、存储功能。该系统具备PXIe总线的高吞吐量、坤驰科技ADQ14系列板卡的高速高精度数据采集、SSD磁盘阵列板大容量存储特征，可实现14bit采样精度、2GS/s采样率、高达1000MB/s直接存储速率、2TB存储容量的中频信号采集存储。

系统整体图：

系统硬件包括PXIe 3U 8slot机箱一个、PXIe控制器一个（带机械磁盘）、ADQ14AC-1X采集板卡一块、ADQSDU高速SSD存储板一块。

系统规格：

系统采样是PXIE总线传输数据，整个系统的几个部分规格如下：

1. ADQ14AC-1X PXIE高速数据采集卡：

AD卡参数指标：

1通道14bit精度2GS/s 采集模块
50欧姆AC耦合，输入信号满幅度1.9Vpp,过压保护
模拟输入带宽900Mhz
最高3.2GByte/s数据传输率
支持外部时钟输入
板载2G存储
PXIE 3U 2槽位
FPGA开放

卓越动态参数：

SNR 64dB
SNDR 59 dB
SFDR 61 dB
ENOB 9.6 bits

2. ADQSDU 2TBytes高速SSD存储板：

2TB存储容量
支持最大1000MB/s的写速率，最大300MB/s的读速率
监测控制功能
PXIE 3U 4槽位
可以和AD卡交互连接

3. PXIE控制器：

强大的计算能力，Intel® Core™ i5-520E 2.4GHz处理器
系统最大吞吐量2GB/s
PXIE 3U 2个插槽
PXIE连接性能4链路 x4 x4 x4 x4 ，2链路 x8 x8

工作原理：

高速数据采集卡内部模块

SSD高速存储模块与采集模块协同工作

AD采集过来的高速数据，经PXIe可以直接存储到SSD存储模块，直接存储速率可达1000MB/s。软件可以设置AD采集过来的数据直接进入到控制模块，还是先经过SSD高速存储模块，再通过控制模块，传输给上位机显示。读取SSD存储数据，向上位机的传输速率最高300MB/s。

监测控制功能：

系统可以设置一个监测控制选项，主数据流发送到磁盘存储，一小部分数据传到主机，用来监控采集系统的操作完全根据计划执行，发送到监控单元的采集数据密度由软件控制。ADQ系列数字化仪配置2个DMA通道来实现监测控制，一个通道连接ADQDSU磁盘阵列板，一个通道连接到控制器。

监测控制选项可以实现一块数字化仪连接两块ADQDSU磁盘阵列板，以使得数据写入磁盘存储模块的能力增加一倍。结合ADQ开发包，监测控制选项可以实现更多的特殊功能。

逻辑开发包
坤驰科技的ADQ14AC-1X提供用户开放功能FPGA开发，用户可能根据自己的需求在FPGA里实现FFT等复杂算法、实现滤波功能、实现峰值检测等功能。

文件夹	描述
constraints	包含fpga上管脚约束ucf文件
scripts	tcl写的脚本文件，可以在ise软件里运行，产生ise工程
ngc	ise工程综合时，必要的网表文件
source	整个工程的rtl源代码
PROM-files	烧写FPGA flash的mcs固化文件