[发明专利]双通道DSPEED－ADC_D2G高速数据采集板

说明书

技术领域

本发明涉及一块超高速数据采集板卡及其硬件结构。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的在于使用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。

本发明主要由电源部分(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系列DSP(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：CPCI 6U标准板型；工作平台：工业控制计算机平台。

本发明的数据采集、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1-本发明的板卡实物图；

图2-本发明的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

见图1，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1，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。