PXI-E总线专用高速信号采集模块研制

发布时间：2017-05-14 16:05

  本文关键词：PXI-E总线专用高速信号采集模块研制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在某些雷达对抗试验中,为了精确地评估试验效果,需要设计高速采集系统对雷达回波信号、同步脉冲等进行采集,并对采集的数据进行分析,同时提供大容量存储系统能力,以便于用户事后对雷达对抗试验数据进行分析。本文的目的是研制PXI-E总线专用高速信号采集模块,该模块可以为雷达对抗试验后续的试验数据处理提供数据来源,进而对提高雷达对抗试验中试验效果分析水平有重要的意义。硬件设计上,以FPGA作为核心处理器,采用TI公司的ADS5407作为核心芯片,实现了对2路雷达回波信号的采集,其采样率最高能达到每通道500MSa/s。以AD采样时钟同时对2路模拟信号和6路脉冲信号进行处理,实现了对模拟信号和脉冲信号的同步采集。采用前端调理电路分别对模拟信号进行调理以满足AD输入的需求和对脉冲信号进行调理以被后端数字电路正确识别,同时将2路外触发信号与脉冲信号同时进行了调理。为了实现对信号灵活多样的捕捉,利用FPGA实现了外触发、内触发和软触发的选择与使用。利用FPGA逻辑与DDR3 SDRAM共同实现了“示波器”模式和连续采集模式两种不同的工作模式。其中“示波器”模式将数据存储在FPGA内部的双端口RAM中,而连续采集模式可将数据存储至外部DDR3 SDRAM中,板上缓存为1GBytes。采用带有PCI Express硬核的FPGA实现了PCI Express接口技术,同时利用FPGA内部的DMA硬核实现了数据的DMA传输。软件设计上,采用NI-VISA与CVI共同开发了PXI-E总线专用高速信号采集模块的驱动程序。在Lab Windows/CVI软件平台上开发该模块的功能软件,提供了“示波器”功能软件,用于在雷达系统调试阶段对雷达回波信号进行时域分析与频域分析;还提供了连续采集功能软件用于将采集的数据存储到高速存储系统中,同时提供了波门压缩技术以节省存储空间。最后,对PXI-E总线专用高速信号采集模块进行了测试与验证。文中分别对模拟通道的输入阻抗、采集精度、采样速度和动态性能进行了测试,同时对脉冲通道的逻辑电平进行了测试,测试结果表明,本模块的硬件设计符合要求。
【关键词】：高速数据采集 PXI Express DMA
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN974
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景、目的及意义10
• 1.2 国内外研究现状及分析10-14
• 1.2.1 数据采集系统现状10-12
• 1.2.2 总线接口技术现状12-13
• 1.2.3 虚拟数字示波器现状13-14
• 1.3 课题主要研究内容14
• 1.4 本文结构14-15
• 第2章 设计方案15-22
• 2.1 功能要求及性能指标15-16
• 2.2 系统总体方案16
• 2.3 系统硬件设计方案16-19
• 2.3.1 前端信号调理模块方案设计17-18
• 2.3.2 数据采集模块方案设计18
• 2.3.3 数据分流&缓存模块方案设计18
• 2.3.4 触发控制模块方案设计18-19
• 2.3.5 传输控制模块方案设计19
• 2.4 系统软件设计方案19-21
• 2.4.1 方案选择20
• 2.4.2 方案设计20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第3章 硬件设计22-40
• 3.1 前端调理模块设计22-25
• 3.1.1 模拟信号调理电路22-24
• 3.1.2 模拟信号调理控制逻辑24-25
• 3.1.3 脉冲/触发信号调理电路25
• 3.2 数据采集模块设计25-30
• 3.2.1 模数转换电路及采样时钟电路设计26-27
• 3.2.2 数据采集控制27-29
• 3.2.3 数据处理29-30
• 3.3 触发控制模块设计30-31
• 3.4 数据分流&缓存模块设计31-35
• 3.4.1“示波器”工作模式31-32
• 3.4.2 连续采集工作模式32-35
• 3.5 传输控制模块设计35-39
• 3.5.1 PXIe接口电路设计35-36
• 3.5.2 PXIe接口逻辑设计36-37
• 3.5.3 DMA驱动器模块37-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第4章 软件设计40-53
• 4.1 驱动程序设计40-41
• 4.1.1 基本传输程序设计40
• 4.1.2 DMA传输程序设计40-41
• 4.2 功能软件设计41-52
• 4.2.1“示波器”功能软件设计43-48
• 4.2.2 连续采集功能软件设计48-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第5章 测试及验证53-64
• 5.1 硬件调试53
• 5.2 模拟通道测试53-61
• 5.2.1 模拟信号采集精度测试53-55
• 5.2.2 模拟信号采集功能测试55-59
• 5.2.3 模拟通道动态性能测试59-61
• 5.3 脉冲通道测试61-63
• 5.3.1 脉冲信号采集功能测试61-62
• 5.3.2 逻辑电平测试62-63
• 5.4 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-68
• 攻读学位期间发表的学术论文68-70
• 致谢70

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 徐聪;PXIExpress接口套件开发[D];哈尔滨工业大学;2011年

2 姜碧琼;基于LabVIEW的虚拟示波器的设计[D];西北农林科技大学;2008年

3 陶登攀;虚拟示波器的设计与实现[D];重庆大学;2013年

4 王玉泽;高速数据采集及回波实时传输装置研制[D];哈尔滨工业大学;2013年

  本文关键词：PXI-E总线专用高速信号采集模块研制，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：365600