摘要：根據(jù)客戶的技術(shù)性能和成本控制需求，基于阿爾泰科技公司的PCIe8586數(shù)字化儀采集卡，為客戶搭建基于PCIe總線的85MHz采樣頻率、16位轉(zhuǎn)換精度、32路同步采集的高速數(shù)采系統(tǒng)。
一、客戶需求
經(jīng)過溝通，了解到客戶需要一套85MHz采樣率、16位轉(zhuǎn)換精度、32路同步連續(xù)采集的高速數(shù)采系統(tǒng)。出于對成本控制的考慮，不選用PXIe標準背板和機箱系統(tǒng)，現(xiàn)選定定制開發(fā)的專用采集板，用CAMLink總線與主機通信，完成數(shù)據(jù)上傳，功能基本達到使用要求。了解到阿爾泰科技公司有成熟的數(shù)字化儀產(chǎn)品，希望能在公司的成熟產(chǎn)品中，搭建一個低成本的32路同步高速采集方案，作為產(chǎn)品使用方案。
二、需求分析
客戶需要85MHz采樣率、16位轉(zhuǎn)換精度、32路同步連續(xù)采集，意味著每秒有85M*2(2字節(jié)16位)*32=5.44GB的數(shù)據(jù)要送入計算機系統(tǒng)，用USB3.0、千兆網(wǎng)都難以達到這樣的實時傳輸速率。選用PXI/PCIe遠程控制模塊，雖然能達到PCIe總線的高速率，仍然需要購買PXI設備，成本太高，都不適宜。
本方案選用PCIe8586來實現(xiàn)主要功能，其單卡可以完成100MHz采樣頻率、16位精度、8路同步采樣功能，且支持多卡同步。 在PCIe高速總線上插4塊此采集卡，配套相應的計算機軟硬件平臺，完全可以勝任此高速采集任務。系統(tǒng)基于經(jīng)濟而且廣泛使用的PCIe高速總線，大大降低了硬件成本。
PCIe8586是阿爾泰公司成熟產(chǎn)品，可靈活設置各種工作狀態(tài)，驅(qū)動安裝和二次開發(fā)都很便利。讓用戶脫離具體的軟硬件開發(fā)和測試，可以用更多的精力關(guān)注到測試目標系統(tǒng)中。
三、具體方案
由于客戶應用環(huán)境沒有嚴苛的要求，方案基于廣泛應用的臺式機PCIe總線，選用PCIe8586來實現(xiàn)主要功能，PCIe8586單卡可以完成100MHz頻率、16位精度、8路同步采樣功能，且支持多卡同步，每個PCIe8586*大需要1600MB/s帶寬（2*8*100M），4個槽位一共*大帶寬6.25GB/s（1600M*4/1024），在同一PCIe X8總線上安插4張PCIe8586采集卡，實現(xiàn)用戶要求的32路同步采集功能。
阿爾泰提供穩(wěn)定的系統(tǒng)驅(qū)動程序，可以支持主流的操作系統(tǒng)，包括Windows、麒麟（Kylin）與Linux操作系統(tǒng)，同時也提供靈活易用的SDK開發(fā)工具，客戶可在多種開發(fā)語言環(huán)境下使用，包括C/C++C#、VB、VB.NET、LabVIEW、LabVIEW/CVI 、Phthon以及QT等。
系統(tǒng)組成框圖如下：
PCIe8586接口定義和機械安裝尺寸，詳見《PCIe8582(8586)產(chǎn)品手冊》
四、功能
1．軟件環(huán)境
根據(jù)實際需要安裝相關(guān)的應用開發(fā)環(huán)境，例如 Microsoft Visual Studio、NI LabVIEW 等實現(xiàn)應用軟件功能 。 ArtDAQ（高速數(shù)字化儀開發(fā)套件為ArtScope），是北京阿爾泰科技發(fā)展有限公司采集設備的驅(qū)動程序及開發(fā)套件，輔助客戶實現(xiàn)從簡單到復雜的數(shù)據(jù)采集任務，**快速的搭建測試系統(tǒng)。該開發(fā)套件包括以下幾個部分，設備管理配置軟件(Device Management&Configuration Tool，DMC)、驅(qū)動文件、開發(fā)庫、開發(fā)例程、幫助文檔等。
2．功能概述
? 8 通道單端同步模擬輸入
? 采樣率高達100MHz
? 16 位高分辨率 ADC
? 模擬輸入帶寬*高達 50M
? 板載 2GB 內(nèi)存
? 可編程輸入電壓量程范圍±1V 或±5V
? SMB-1 路 PFI 程控配置接口（即數(shù)字觸發(fā) PFI 輸入、觸發(fā)輸出端）
? 全自動校準
? 支持連續(xù)采樣和有限點采樣
? 通過系統(tǒng)同步觸發(fā)總線接口實現(xiàn)多模塊之間同步
工控機后的開口引出四槽的PCIe-8586共4*8=32路信號輸入接口。
3．系統(tǒng)框圖
4.環(huán)境適應性
工作環(huán)境
工作溫度范圍：0℃ ～ 50℃
存儲環(huán)境、存儲溫度范圍：-20℃ ～ +70℃
五、系統(tǒng)組成：
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產(chǎn)品
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型號
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數(shù)量
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備注
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同步采集部分
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數(shù)字化儀PCIe卡
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PCIe-8586
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4
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計算機部分
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主板
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支持4槽PCIe X8
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1
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CPU
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>2.0G
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1
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內(nèi)存
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DDR4-16G
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1
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機械硬盤
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2T容量
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1
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機箱
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工控4U機箱
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1
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電源
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ATX850電源
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1
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鍵盤、鼠標、顯示
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常規(guī)
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1
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六、方案優(yōu)點
1．成熟的板卡功能，能快速的和工控機以及主板等搭建穩(wěn)定的高速采集系統(tǒng)；
2．基于PCIe經(jīng)濟而又高速的總線系統(tǒng);
3．利用靈活易用的驅(qū)動和開發(fā)軟件,客戶快速開發(fā)穩(wěn)定的應用軟件;
4．用戶如果有個性化定制要求，阿爾泰提供在成熟方案上的定制化服務。