基于VXI总线的高速数据采集和处理系统

摘要

随着对测试速度和精度要求的不断提高，高速大容量数据采集系统的研制愈发具有重要理论意义和应用价值。本文根据某航空导弹自动测试系统的要求，设计并实现了基于VXI总线的4通道高速数据采集处理系统。最高采样率为200Msps，采样精度10位，单通道最高采样点数为4M。
　　采集处理系统包括数据采集模块和软件平台两个子模块。数据采集模块根据软件的指令执行数据采集、存储和传输操作，软件平台实现硬件模块的驱动、采集过程控制和数据处理操作。
　　硬件模块中，采用了AD9410实现模拟信号的量化，并将量化后的数据存储在SDRAM中。硬件模块由FPGA实现控制，并通过VXI总线与软件平台实现指令传输和数据传输。控制程序采用模块化的设计方法，用VHDL实现电路行为的描述，采用状态机控制整个流程，实现对各路控制信号的同步。同时，VXI总线的使用，提高了数据传输速度，增强了系统的可靠性和看果敢绕能力。
　　软件平台采用了LabWindows/CVI作为开发环境，通过调用VISA函数库实现了对硬件模块以及采集过程的全部控制，包括模块查找、参数设置和数据传输等。数据处理程序实现了波形的显示、调节及参数的计算功能。
　　经测试，系统达到了设计要求，信噪比SINAD约为72.46dB，有效位数ENOB为7.76位。

目录

基于VXI总线的高速数据采集和处理系统

A HIGH-SPEED DATA ACQUISITION AND PROCESSING SYSTEM BASED ON VXI BUS

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 数据采集的意义和任务

1.2 VXI数据采集模块的发展状况

1.2.1 国外发展现状

1.2.2 国内发展现状

1.3 VXI总线概述

1.3.1 VXI 总线技术的发展

1.3.2 VXI 系统框架

1.3.3 VXI总线的特点

1.4 系统的主要功能及技术指标

1.5 本文主要内容

第2章 系统总体方案

2.1 总体方案

2.1.1 数据采集模块硬件方案

2.1.2 软件平台方案

2.2 功能模块说明

2.2.1 接口单元

2.2.2 控制单元

2.2.3 模拟单元

2.3 SDRAM概述

2.3.1 SDRAM

2.3.2 SDRAM操作

2.4 本章小结

第3章 数据采集模块的实现

3.1 模拟通道电路的实现

3.1.1 衰减/放大电路设计

3.1.2 触发电路

3.1.3 AD转换

3.2 控制单元的实现

3.2.1 FPGA和VHDL语言

3.2.2 整体框架设计

3.2.3 各模块说明

3.3 接口单元的实现

3.3.1 ID寄存器和型号寄存器

3.3.2 操作寄存器

3.3.3 并串转换

3.4 VHDL设计优化探讨

3.4.1 VHDL编程风格的影响

3.4.2 设计规划和逻辑设计对电路结构的影响

3.4.3 时序约束

3.4.4 优化对比

3.5 本章小结

第4章 软件平台的开发

4.1 开发平台及虚拟仪器概述

4.1.1 LabWindows/CVI

4.1.2 虚拟仪器

4.2 驱动开发

4.2.1 VPP规范概述

4.2.2 虚拟仪器软件结构(VISA)

4.2.3 VPP仪器驱动程序模型

4.3 驱动程序的设计及开发

4.3.1 驱动程序分类

4.3.2 驱动函数说明

4.4 应用程序的设计与开发

4.5 数据处理

4.6 本章小结

第5章 系统测试及分析

5.1 系统寄存器分配

5.1.1 参数寄存器

5.1.2 状态寄存器

5.1.3 命令寄存器

5.1.4 复位寄存器

5.2 工作流程

5.2.1 数据采集流程

5.2.2 数据处理流程

5.3 系统测试

5.4 性能指标评估

5.5 本章小结

结 论

参考文献

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致谢