高速數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)板卡設(shè)計(jì)

介紹所設(shè)計(jì)的高速數(shù)據(jù)采集高速、大容量存儲(chǔ)卡和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。A/D采集采用8位的1 GHz A/D轉(zhuǎn)換芯片,高速大容量存儲(chǔ)采用固態(tài)存儲(chǔ)芯片F(xiàn)LASH(閃存)為存儲(chǔ)介質(zhì),FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)為存儲(chǔ)陣列的控制核心,針對(duì)來(lái)自A/D的高速數(shù)據(jù),引入多級(jí)流水和冗余校驗(yàn)技術(shù),能夠屏蔽FLASH的壞塊。實(shí)現(xiàn)了用高密度、相對(duì)低速的FLASH存儲(chǔ)器對(duì)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的可靠存儲(chǔ)。另外,通過(guò)的橋接芯片PCI9656,可以很方便地實(shí)現(xiàn)同主機(jī)的高速的數(shù)據(jù)通信。雷達(dá)系統(tǒng)依賴于脈沖調(diào)制射頻（RF）載波，通常包括頻率，相位和復(fù)數(shù)調(diào)制。

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采集卡的抗干擾問(wèn)題

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高速數(shù)據(jù)采集卡可能引進(jìn)噪音，主要包括來(lái)自周圍電子器件的隨機(jī)干擾、與激光器發(fā)射相關(guān)的電磁干擾和本底基線偏移。本底基線指激光雷達(dá)系統(tǒng)的暗背景測(cè)量基線，理想情形它是一條水平直線。可是在實(shí)際系統(tǒng)中經(jīng)常觀察到起點(diǎn)偏移，我們稱本底基線偏移。這種偏移很小，但是它不穩(wěn)定，它與真實(shí)的信號(hào)重疊在一起成為測(cè)量誤差。為了能探測(cè)到污染分子的存在，必須很大的提高系統(tǒng)靈敏度，通常要把激光測(cè)量重復(fù)幾千次甚至幾萬(wàn)次以提高信噪比。同時(shí)必須盡量的減小各種干擾，包括這種基線偏移。選擇高速數(shù)據(jù)采集卡時(shí)一般會(huì)從以下指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估：采樣率、精度、通道、總線接口、帶寬、輸入量程、耦合方式、FPGA是否資源開(kāi)放等。

實(shí)驗(yàn)證明，減小外觸發(fā)信號(hào)可以減小本底基線偏移；經(jīng)典線性飛行時(shí)間質(zhì)譜儀包括離子源、飛行管、檢測(cè)器及采集記錄系統(tǒng)和真空系統(tǒng)。說(shuō)明基線偏移的一個(gè)重要來(lái)源是外觸發(fā)電壓。其產(chǎn)生的原因可能是板卡設(shè)計(jì)上的缺陷，外觸發(fā)信號(hào)的一部分經(jīng)過(guò)分布電容耦合到了信號(hào)輸入端。基線偏移的另一個(gè)重要來(lái)源是激光高壓放電脈沖干擾，它很不穩(wěn)定，與接線情況，地線好壞，板卡設(shè)計(jì)，溫度濕度等都有關(guān)系。

數(shù)據(jù)采集模塊跟數(shù)據(jù)采集卡有什么區(qū)別？

在產(chǎn)品概述方面。

（1）起源。為了滿足IBM-PC機(jī)及其兼容機(jī)用于數(shù)據(jù)采集與控制的需要，國(guó)內(nèi)外許多廠商生產(chǎn)了各種各樣的數(shù)據(jù)采集板卡（或I/O板卡）。這類板卡均參照IBM-PC機(jī)的總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，用戶只要把這類板卡插入IBM-PC機(jī)主板上相應(yīng)的I/O擴(kuò)展槽中，就可以迅速方便地構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，從而大大節(jié)省了硬件的研制時(shí)間和投資，又可以充分利用IBM-PC機(jī)的軟硬件資源，還可以使用戶集中精力對(duì)數(shù)據(jù)采集與處理中的理論和方法進(jìn)行研究、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及程序的編制等。5、阻抗匹配信號(hào)源內(nèi)阻與所接傳輸線的特性阻抗大小相等且相位相同，或傳輸線的特性阻抗與所接負(fù)載阻抗的大小相等且相位相同叫做阻抗匹配。

（2）分類。

基于PC總線的板卡種類很多，其分類方法也有很多種。在使用模塊化數(shù)字化儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，重要的是要注意一些常見(jiàn)的設(shè)置問(wèn)題，這些問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不良和浪費(fèi)時(shí)間。按照板卡處理信號(hào)的不同可以分為模擬量輸入板卡(A/D卡)、模擬量輸出板卡(D/A卡)、開(kāi)關(guān)量輸入板卡、開(kāi)關(guān)量輸出板卡、脈沖量輸入板卡、多功能板卡等。其中多功能板卡可以集成多個(gè)功能，如數(shù)字量輸入/輸出板卡將模擬量輸入和數(shù)字量輸入/輸出集成在同一張卡上。根據(jù)總線的不同，可分為PXI/CPCI板卡和PCI板卡。

還有其它一些專用I/O板卡，如智能接口卡、虛擬存儲(chǔ)板（電子盤）、信號(hào)調(diào)理板、專用（接線）端子板等，這些種類齊全、性能良好的I/O板卡與IPC配合使用，使系統(tǒng)的構(gòu)成十分容易。

（3）主要類型。

在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，我們會(huì)安裝很多的各種類型的傳感器，如壓力的、溫度的、流量的、聲音的、電參數(shù)的等等，受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的限制傳感器信號(hào)如壓力傳感器輸出的電壓或者電流信號(hào)不能遠(yuǎn)傳或者因?yàn)閭鞲衅魈嗖季€復(fù)雜，我們就會(huì)選用分布式或者遠(yuǎn)程的采集卡（模塊）在現(xiàn)場(chǎng)把信號(hào)較高的精度地轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后通過(guò)各種遠(yuǎn)傳通信技術(shù)（如485、232、以太網(wǎng)、各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)）把數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)或者其他控制器中進(jìn)行處理。（4）分辨率：采樣數(shù)據(jù)較低位所代表的模擬量的值，常有12位、14位、16位等。這種也算作數(shù)據(jù)采集卡的一種，只是它對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)，可以應(yīng)對(duì)各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。