[发明专利]四通道宽带信号采集与回放系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种采集回放系统，具体涉及四通道宽带信号采集与回放系统。

背景技术

四通道宽带采集与回放设备同于同步采集四通道宽带脉冲信号，系统具有多种外部接口如光纤反射内存卡，时间同步接口和模拟输入信号接口等，通过高速采集卡将模拟信号数字化后，加上时间标志等信息进行存储。存储下来的数据可通过本机的软件进行回放，用于事后分析。设备也可通过上位机软件或光纤反射内存卡设置的参数(脉宽，周期，幅度等)实现脉冲信号的模拟输出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是需要四通道脉冲信号同步进行采集，能够实现数据存储无掉点、无错点，存储数据加时标，能够设置脉冲宽度，幅度，重复周期等参数设置，并且通过界面软件实现数据的回放，目的在于提供四通道宽带信号采集与回放系统，解决上述的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

四通道宽带信号采集与回放系统，包括通过设置在工控机内部的基本硬件模块进行信号采集与回放，其特征在于，所述基本硬件模块还包括主板、AD信号采集板、DA回放板、PowerPC处理板、光纤反射内存卡和存储模块，所述工控机内部还设置有外部接口与PCIE总线槽，所述主板、PowerPC处理板、光纤反射内存卡、AD信号采集板和DA回放板分别与外部接口与PCIE总线槽连接，所述存储模块与PCIE总线槽连接。主板使用X86架构的计算机，能够外挂高速存储卡，主板操作系统的要求主要有以下几个方面：高速PCIe存储板驱动，光纤反射内存卡实时性等，优先考虑满足高速PCIe存储卡的需求，所以计算机运行Windows7系统。

所述PCIE总线槽与PowerPC处理板连接，向PowerPC处理板进行供电，并对PowerPC处理板进行固定。PowerPC处理板采用PowerPC处理器，运行vxWorks实时操作系统，能够很好的保证光纤反射内存卡通讯的实时性，PowerPC通过PCIE总线与光纤反射内存卡通信，通过RapidIO将数据发送到FPGA处理载板和FPGA处理载板二内，在FPGA内与4通道AD数据一同打包发送到主板进行存储。FPGA实现AD数据采集和DA模拟回放数据的生成，并且可以直接进行如B码或秒脉冲的时统信号处理，其实时性高于通过PCIE总线传输的时标的实时性。

所述AD信号采集板包括FPGA处理载卡和FMC-AD采集子卡，所述FMC-AD采集子卡与外部接口连接进行AD采集输入，所述外部接口还通过时钟接口和脉冲输入向FPGA处理载卡进行输入，所述FPGA处理载卡还通过RapidIO与PowerPC处理板连接。AD信号采集板与DA回放板采用FPGA处理载板+FMC采集子卡/回放子卡，实现了信号处理载板的通用性，可以减少一部分开发工作，缩短开发周期。所述DA回放板包括FMC-DA回放子卡和FPGA处理载卡二，所述FMC-DA回放子卡向外部接口进行DA回放输出，外部所述外部接口还通过脉冲输入向FPGA处理载卡进行输入，所述FPGA处理载卡二还通过RapidIO与PowerPC处理板连接。FPGA处理载卡和FPGA处理载卡二到主板之间采用PCIe 8x Gen2接口，理论传输速率达到40GB/s,实测上传速度超过3GB/s,ADC最大采样率为200Msps，4通道数据率为1.6GB/s,因此采用PCIe接口能够完成高速AD数据的上传。由于上传时收到主机操作系统响应时间的影响，需要板载大容量高速缓存，我们采用64bit 4GB DDR3-1600，读写速度超过8GB/s,满足缓冲速度和容量要求。

FPGA与PowerPc处理板采用RapidIO x4通信，接收光纤反射内存卡数据，RapidIO每lane速率可达3.125Gbps，整个RapidIO x4的总速率则可达12.5Gbps，满足光纤反射内存卡数据率的要求，RapidIO速率高，实时性好。

所述PowerPC处理板设置在光纤反射内存卡上，所述光纤反射内存卡通过光纤采集接口与外部接口连接，PowerPC处理板与FPGA处理载卡、FPGA处理载卡二和PCIE总线槽连接。

所述存储模块在windows7操作系统下可实现最高2GB以上的存储速度，且具有NTFS文件系统，能够方便的实现文件的建立、删除、查找等功能，存储在本地的文件可通过千兆以太网、USB3.0等方式导出，且可实现远程桌面操作等功能。根据4通道200Msps的采集速度计算，1TB容量可存储大约10分钟数据，按照每次连续存储1分钟为一个文件，最多可存储10个文件，且根据需要，可方便的扩展存储容量实现更多数据的存储。