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高速數(shù)據(jù)采集存儲
魯科數(shù)據(jù)專業(yè)生產(chǎn)、銷售高速數(shù)據(jù)采集板卡,我們?yōu)槟治鲈摦a(chǎn)品的以下信息。
隨著計算機技術(shù)發(fā)展,計算機總線速率、處理能力與存儲技術(shù)得到了快速發(fā)展。就存儲技術(shù)而言相比于五年前,現(xiàn)在不論是傳輸速率,存儲速度與存儲容量均有了不同數(shù)量級的變化。如現(xiàn)在的PCIe Express總線可以實現(xiàn)3GB/s (Gen2.0, X8)以上,或6GB/s(Gen3.0, X8)以上的傳輸速率;而SATA磁盤容量也可以輕易實現(xiàn)動輒幾T,多動幾十T的規(guī)模。高速數(shù)據(jù)采集板卡發(fā)展狀況隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,超高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)也得到了長足的發(fā)展。
在高速數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域(一般指的雷達、無線電、光電、激光等高頻物理信號),因試驗、監(jiān)測及裝備的需要,對于原始信號的長時間捉與存儲需求也日益增強。做為實現(xiàn)這些需求的手段,一般搭建一套高速數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)是比較常規(guī)的方式。高速數(shù)據(jù)采集卡的關(guān)鍵部件廠商不斷發(fā)布新的芯片部件,如ADI,TI的新AD/DA芯片,Xilinx,Altera的基于SOC的先進FPGA技術(shù),使高速數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品出現(xiàn)新的組合可能。做為商用級的采集存儲供應(yīng)商,一般會基于不同應(yīng)用場景提供了不同的數(shù)據(jù)采集存儲方案。
數(shù)據(jù)采集的基本理論
采樣過程為了對模擬信號用數(shù)字方法處理,應(yīng)先將模擬信號數(shù)字化,即進行模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換。模/數(shù)轉(zhuǎn)換過程,包括三個內(nèi)容:一是采樣,二是量化,三是編碼。一個模擬信號首先經(jīng)過預(yù)采樣濾波器,對信號進行調(diào)理,然后由采樣器在每個采樣時刻讀出一個數(shù)據(jù);再由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)量化為二進制數(shù)碼,數(shù)據(jù)之后保存到存儲器用于數(shù)字信號處理。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器模/數(shù)轉(zhuǎn)換器是整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心,它的性能直接限制系統(tǒng)的性能。要使設(shè)計的系統(tǒng)能滿足工作條件,首先要選對模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。因此,有必要去了解模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的發(fā)展狀況。采樣方式常見的采樣方式可分為“實時采樣”和“等效時間采樣”兩大類。經(jīng)典線性飛行時間質(zhì)譜儀包括離子源、飛行管、檢測器及采集記錄系統(tǒng)和真空系統(tǒng)?!皩崟r采樣”是在信號存在期間對其采樣。按照采樣定理,采樣速率必須高于信號中較高頻率分量的 2 倍;對于周期性正弦信號,一個周期內(nèi)應(yīng)該至少有兩個采樣點?!皩崟r采樣”除了通常使用的定時采樣外,還常常使用“等點采樣”,即“變步長采樣”。這種采樣方法不論被測信號頻率為多少,一個信號周期內(nèi)均勻采樣的點數(shù)總共為 N 個。
論高速數(shù)據(jù)采集卡在當下信息信號處理中的作用
信息社會的高速發(fā)展,在很大程度上取決于信息與信號處理技術(shù)的突破和創(chuàng)新。數(shù)字信號處理技術(shù)的出現(xiàn)改變了信號與信號處理技術(shù)的整個面貌,而高速數(shù)據(jù)采集卡作為數(shù)字信號處理的必不可少的前期工作在整個數(shù)字系統(tǒng)中起到關(guān)鍵性乃至決定性的作用,其應(yīng)用已經(jīng)深入到信號處理的各個領(lǐng)域。A/D采集采用8位的1GHzA/D轉(zhuǎn)換芯片,高速大容量存儲采用固態(tài)存儲芯片F(xiàn)LASH(閃存)為存儲介質(zhì),FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)為存儲陣列的控制核心,針對來自A/D的高速數(shù)據(jù),引入多級流水和冗余校驗技術(shù),能夠屏蔽FLASH的壞塊。實時信號處理、數(shù)字圖形信號處理等領(lǐng)域?qū)Ω咚贁?shù)據(jù)采集卡的需求越來越大。
高速數(shù)據(jù)采集卡軟件設(shè)計,一般具備如下架構(gòu):
1、硬件層
PCIe高速數(shù)據(jù)采集卡。
2、系統(tǒng)層
高速數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動程序,處于操作系統(tǒng)層。運行在操作系統(tǒng)內(nèi)核模式。我們?yōu)榭蛻籼峁┯蠸YS驅(qū)動文件,及INF驅(qū)動程序安裝文件。
驅(qū)動程序主要功能是,定義了中斷模式,寄存器訪問控制等基本功能。
3、應(yīng)用層
應(yīng)用層分為API接口和應(yīng)用程序。API接口包括:驅(qū)動API、圖形API、算法API。隨著行業(yè)深入,API庫會更加豐富,更加專業(yè)化。
驅(qū)動API接口以動態(tài)運行庫DLL形式提供,DLL運行在用戶模式的應(yīng)用層,API為用戶提供定義明晰的接口函數(shù),便于理解,能夠充分發(fā)揮出用戶的主觀能動性,便于用戶二次開發(fā),創(chuàng)建屬于自己更的更專業(yè)化的應(yīng)用軟件。
圖形API,封裝了曲線圖控件。便于用戶對數(shù)據(jù)分析的曲線表示。
算法API,封裝了數(shù)據(jù)分析中常用算法,便于用戶數(shù)據(jù)分析。