PCI总线高速数据采集系统设计

"基于PCI总线的高速数据采集板是一种用于高速数据采集的系统，它利用PCI总线技术，结合了SDRAM的大容量存储和FPGA的灵活性，实现了高速数据采集、海量存储和PCI桥接传输的功能。该系统在现代工业生产和科研中具有重要应用，尤其是在高速、高精度测量领域。设计的核心是FPGA，它协调信号耦合、A/D转换、SDRAM存储和PCI接口的通信。" 本文主要讨论了一种基于PCI总线的高速数据采集系统，由熊伟信和杨隆鑫在中国传媒大学广播电视数字化工程中心研发。该系统的关键在于结合了PCI总线的高速传输能力，SDRAM的大容量存储优势，以及FPGA（Field-Programmable Gate Array）的可编程特性，以实现高效的数据采集和处理。 在高速数据采集过程中，PCI（Peripheral Component Interconnect）总线作为系统的主要数据通路，提供了高速的数据传输速率，确保了从传感器或前端设备到数据处理单元的数据流不被瓶颈限制。SDRAM（Synchronous Dynamic Random-Access Memory）由于其高带宽和低延迟的特性，被用作临时存储大量采集的数据，为后续的处理或分析提供充足的空间。 FPGA在系统中的作用不可忽视，它作为核心控制器，负责协调整个系统的运作。FPGA可以灵活配置，以适应不同的数据采集需求，例如设置A/D转换器的采样率、控制SDRAM的读写操作以及管理PCI总线上的数据传输。此外，FPGA还可以实现数据预处理功能，减轻主机CPU的负担。 在系统设计中，还考虑到了通用性和适应性。无论输入的模拟信号要求如何，该数据采集卡都能够处理。其双通道设计意味着它可以同时采集两个独立信号，这对于某些需要同步测量的应用场景尤其有用。 系统结构包括以下几个部分：信号耦合部分负责将外部信号转换成适合A/D转换的格式；A/D采集模块执行实际的模拟信号到数字信号的转换，其采样率为100 MSPS（百万样本每秒），分辨率达到了8位，这样的参数设置可以满足许多高速测量的需求；SDRAM存储模块提供足够的存储空间来暂存大量的数字数据；最后，PCI桥接传输部分则负责将数据从SDRAM传输到计算机的内存，供进一步的处理或分析。 这种基于PCI总线的高速数据采集系统是现代高速测量和分析领域的关键技术，它通过优化的数据采集路径和强大的FPGA控制，有效地解决了高速数据处理中的挑战，为科研和工业应用提供了有力的支持。