高速数据采集系统案例要求和应用对象

发布时间:2008/12/12 0:00:00 访问次数:540

　　案例要求：实现对信号频率在30mhz以下的模拟信号的采样，并分析信号的频谱，将频谱结果通过usb接口传送到计算机保存和显示。

　　分析案例要求，本案例的关键点如下。

　　（1）模拟到数字信号的转换速度达到高速。

　　（2）usb传输的时间必须尽量短，从而减少在处理器和计算机通信之间的时间开销。

　　（3）高速转换后，采样数据很大，处理器处理数据的速度必须跟上ad的速度。

　　对于关键点（1），本案例中的模拟信号最高频率为30mhz，ad的转换速度受限于采样定理，必须达到60mhz以上，本案例选择ads5422高速模数转换器。

　　对于关键点（2），尽量减少处理器和计算机通信之间的时间开销，使用较快的usb 2．0协议的控制权，优化usb传输方案，争取实现较快的传输速度。本案例选择cy7c68013型号的usb控制权。

　　对于关键点（3），处理器如何处理庞大的采样数据（每秒60m个数据）。首先确定使用dsp进行核心处理器，并且不再使用其他的辅助处理器（例如fpga等）。有两种方法确保跟上ad的转换速度，简化数据处理算法或者丢弃部分数据。第一种方法，简化数据处理算法。采用较高处理速度的c64系列dsp（其最高处理速度为1000mhz），如果处理每个数据，平均到每个数据的指令周期为1000m／60m，不到17条指令。这里假设所有的指令都是单指令周期，这在实际中是不可能实现。17条指令就连一个简单数字滤波器也很难完成。

　　第二种方法，丢弃部分数据。由于本案例只要求分析信号的频谱，并不需要对每个数据进行处理，只需要定时地对数据进行处理，将频谱分析结果上报计算机就可以。定时的时间可以根据具体的项目进行设置。这样，dsp每次处理一批数据，在处理数据的时间内，停止对数据的采样，dsp处理完该批数据后，然后启动ad，开始下一批数据的采样。

　　丢弃部分数据的方法对于信号的频谱分析、载波分析、故障检测等非连续数据的场合是可行的方法，对于数字通信、文件传输等对误码率要求较高的无线传输场合不可行。

　　系统的基本框图由ad、fifo、dsp以及usb接口组成，其框图如图所示。

　　图硬件结构框图

　　系统由ad转换器、数据存储单元（fifo）、dsp和usb接口电路，以及相应的电源转换电路、flash程序保存单元等组成。