高速数据采集系统案例要求和应用对象

liyf

                    　　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。
　　欢迎转载，信息来源维库电子市场网（www.dzsc.com）