基于PXIe硬件的数据采集系统设计与开发

PXIe硬件数据设备采用PCI Express总线技术,具有较好的性能。同时,通过模块化的组合,使得采集系统具有可扩展性。因此,该文采用C#语言,基于PXIe硬件,设计和开发一套数据采集系统。该数据采集系统具有采集通道配置、实时数据采集和历史数据回放3种主要功能。试验结果表明该系统可以方便和高效地采集机械设备运转过程中的相关数据。

基于PXIe总线的中频采集模块设计

结合实际频谱仪项目需求,设计实现了一款基于PXIe总线的小体积中频采集模块,由中频输入调理单元、采样时钟产生单元、数据采集处理单元组成和接口单元组成,可完成输入中频信号幅度调理,ADC数据采集,量化信号抽取、滤波、数字下变频、FFT等处理功能,最终将处理结果通过高速PXIe总线传输到上位机完成处理结果的分析显示。

PXIe模块化雷达信号模拟器的设计

本文介绍了一种基于PXIe模块化雷达信号模拟器的设计方法,该模拟器信号处理单元采用全数字化设计方式,模拟精度高,可实现最短1m、最小精度为1m的目标相对距离的模拟,同时具有双目标相对距离、相对速度、加速度的模拟功能,解决了短距离、高精度、多目标信号模拟的难题。目前该模块化雷达信号模拟器已经成功应用于雷达测试过程中。

基于PXIE总线的高速CCD数字图像采集系统设计

为实现高速电容耦合器件(CCD)数字图像采集传输,提出一种基于PXIE总线和Camera Link协议的高速图像采集系统设计方案。设计了Camera Link硬件接口电路,实现了视频数据信号的接口设计、控制信号的接口设计、串行通信信号接口设计;同时采用Xilinx公司的Virtex-5 LX50T型FPGA作为PXIE传输控制器,并对IP核进行了开发,减少了外围电路设计难度。创新性地运用直接内存访问的工作方式对PXIE传输速度进行优化。实验结果表明,PXIE配置为8通道时,读取数据速率达到1 504 MB/s,写入速率达到了1 490 MB/s,可以满足高速CCD数据的传输要求。

基于PXIe和LabVIEW的动物运动力学数据采集系统

为了解决动物运动力学数据采集系统中的多通道、高采样率和大量数据实时存储等问题,提出了一种基于虚拟仪器技术及其图形化开发环境的系统设计方案。系统以PXIe和LabVIEW为平台,采用3×8传感器阵列、72通道数据采集与处理模块和高速摄像机等,同步采集力学数据和图像数据。实验表明,该系统可以准确获得动物运动过程中各个脚掌的三维接触反力和协调运动行为数据,为仿生机器人的研究提供了理论基础。

基于FPGA的PXIe总线DMA设计与实现

PXIe总线标准是PCIe总线的工业扩展。通过对基于FPGA的PCIe IP Core的研究,在FPGA上实现了PXIe总线,并提出了PXIe总线DMA的新设计。从DMA作为总线主设备和总线从设备两种功能出发,设计了两个DMA通道,分别完成数据读和包的传输。并且设计了将小块离散数据整合成连续数据块的优化算法,使四通道PXIe能达到500MB/s的读写速度。经过实际信号的测试,验证了DMA模式数据传输的正确性及传输带宽。该系统可以满足高速PXIe总线传输带宽的要求,在工程应用中有显著的参考价值。

强流质子加速器PXIe控制器的子控制系统

针对一台用于加速器驱动次临界系统(ADS)的强流质子加速器,即ADS注入器Ⅱ,开展其定时系统和快保护系统的研究工作,设计了一款可在这两个系统中应用的PXIe控制器。该控制器基于现场可编程门阵列设计,可实现光纤通信、PXIe总线通信、延时触发信号输出等功能。其中,光纤通信功能用于实现各PXIe控制器之间的数据传输;PXIe总线通信功能主要是为了实现控制器与工控机之间的数据交互;延时触发信号输出功能可以给出精确的低电压晶体管-晶体管逻辑电平标准的时序触发信号,从而保证加速器的各子系统和设备能够按照一定的时序协调一致地工作。

基于PXIe总线的多DSP并行信号处理模块设计

随着数字信号处理设备在测试系统内的广泛应用,使得单颗DSP芯片的性能已无法满足日益增长的对处理速度的要求;设计的并行多DSP模块,集成了四片高端浮点DSP芯片和一片高性能FPGA芯片,其通过优化DSP簇拓扑结构、增强DSP簇数据缓存能力、扩展DSP簇数据传输通道等技术手段,使模块具备了强大的信号处理能力和灵活的应用开发方式;模块并行处理能力达到单DSP性能的3.6倍以上;该模块支持PXIe、RapidIO、Infiniband、光纤等多种高速接口,数据传输速率达到16Gbps可应用于雷达信号处理、合成仪器、软件无线电系统等多种测控系统。

基于PXIe总线技术的电场指纹检测系统设计

研制了一套低激励、高精度、一体化的模块化电场指纹检测系统。采用基于PXIe总线的模块化设备搭建硬件系统,在LabVIEW开发环境下编制了图形化测控软件。经实验验证,该系统能准确捕捉金属腐蚀的萌生并且误差小,提高了电场指纹检测实验的安全性及准确性、减少了测试时间、提高了检测效率,有益于推广电场指纹技术的应用。

基于PXIe的动物在不同表面运动力学测试系统

为了研究动物运动时接触和粘附特性,提出了一种基于虚拟仪器开发平台的系统设计方案。系统基于PXIe和LabVIEW,采用四传感器测试平台、数据采集与处理模块和高速摄像机等,同步采集力学数据和运动行为数据。

基于PXIe高速同步温度数据采集系统在真空热试验中的运用

随着真空热试验的发展,原有的真空热试验数据采集系统在采样速率、采集同步等方面已经不能满足试验需求,不能准确的反应试验件瞬时温度采集需求。基于PXIe高速同步数据采集系统在真空热试验中的运用,对真空热试验高速同步数据采集的需求分析,对系统结构、硬件组成和软件进行了详细说明,并对系统的运行效果进行简单分析。

PXIe技术在多物理量检测系统中的研制与应用

用先进的工业组态软件,结合PXIe总线技术及智能传感器,快速处理各类数据,保证测试精度和速度。实验表明:该测控系统的机械可靠性高,数据采集系统的硬件设计和数据处理过程的软件编制部分协调工作,大大改善了检测条件,提高了检测水平,降低了检测成本,是目前性能较高的多物理量检测系统。

基于PXIe的远程虚拟测控教学设备的开发

基于虚拟仪器技术,在PXIe总线环境下,利用Lab VIEW的网页发布功能,开发一种通过网络远程控制的振动测试教学设备.接入网络的电脑可以远程登录、操作该设备,对被测振动信号进行采集与分析,把同一被测信号在时域和频域内的波形同时显示出来,从而把抽象的理论描述具体化,提高课堂教学效果,激发学生的学习兴趣.同时,在该设备上还可以进行齿轮故障诊断等实验,拓展虚拟仿真实验教学范围、丰富虚拟仿真实验教学内容.

基于PXIe的EPS试验台多通道数据采集系统设计

针对汽车EPS试验台设计中对测试系统成本、通道数量和大容量高速传输的需求,设计了基于PXIe总线和FPGA控制的32通道数据采集系统。系统采用10 MSPS的模数转换器进行采样,FPGA进行控制和数据处理,利用DDR3进行512 MB容量缓存,最后通过PXIe总线传输至工控机。文中对系统硬件电路和FPGA逻辑设计作了阐述,对数据采集系统的性能进行测试,结果表明系统采样精度优于0.1%,带宽190 kHz,在带宽范围内信噪比约为55 dB,有效位接近9 bit,具有较高性价比。

基于FPGA与PXIe总线的光纤通信板卡设计与实现

为实现基于线阵CCD成像原理的调焦调平系统的图像数据采集、上传与分析,设计了基于PXIe总线与FPGA的数据传输系统。系统采用FPGA夹层卡(FMC)架构,由夹层卡和载卡构成。夹层卡配备4个高速光纤通信接口,实现与高速图像输出设备的接口互联。载卡采用FPGA做为主控制器,实时接收夹层卡传输的图像数据,将其缓存至板载的DDR SDRAM后,通过PXIe接口传输至PC机。系统研制完成后,对10 Gbps传输速率下的光纤接口的数据传输性能进行了测试,得到了端正、线迹清晰的眼图;进行了PXIe接口的批量数据传输测试,结果表明FPGA发送的数据与上位机接收的数据完全一致,验证了方案的正确性及合理性。

基于PXIe总线的仪器仪表自动检定系统设计与应用

为解决传统检定系统对仪器仪表检定效率低、通用性差等问题,提出了一种基于PXIe总线设备的通用仪器仪表自动检定方法,设计并开发了一套针对4大类通用仪器仪表的自动检定系统。通过接口配置、检定项目配置、驱动库加载,可满足不同类别不同型号通用仪器仪表的快速、高效检定或校准,特别适用于批量化计量检定时优势明显。实验结果表明,与传统检定或校准系统相比,单台仪器仪表检定所需时间由按天计算缩短到按分钟计算,明显提高了校准效率,大幅降低了时间成本和人力成本,具有比较高的应用推广价值。

基于PXIe高速DAQ性能提升的关键技术研究

数据采集系统作为人们实现各种自定义功能的测量工具,其高采样率、高吞吐量和高实时性成为必然发展趋势。因此,在基于高速ADC芯片EV8AQ160的2.4 Gsps数据采集现有技术基础上进一步研究,成功地进行了升级改进,并对改进的关键技术进行了详细的讨论,最终以XILINX K7系列FPGA为处理核心,实现了基于DDR3 SDRAM的大容量高速缓存,以及PXIe1.0 x4的DMA传输的高采样率、高带宽的DAQ系统。实验结果表明,升级后的DAQ系统最高采样率提升到了5 Gsps,有效上传带宽高达455 MB/s。

一种基于PXIe总线的频谱监测设备设计

为了解决传统的频谱监测设备功能拓展难、能力提升弱、通用性差等瓶颈问题,提出了一种基于PXIe总线的频谱监测设备设计方法。该方法基于硬件平台模块化及软件功能组件化的设计思想,实现了频谱监测设备硬件可重组、软件可重构、功能可扩展;采用PXIe总线技术,提升了监测数据传输能力。设备通过在软件上加载信号识别模块,从而实现跳频分析、调制方式识别等功能。

基于PXIe总线的网络化测控技术实验系统

随着计算机、信号处理和软件技术的发展,虚拟仪器已经成为测控技术的主流技术。为推动测控技术实验教学改革,并结合课程建设需要,开发了一套基于PXIe总线的网络化测控技术实验系统。该实验系统在硬件结构上主要由安装了功能模块和适配接口的PXIe便携式机箱、教学实验箱以及接口电缆等组成。它不仅功能强大、界面友好、扩展性强,而且可以通过以太网,实现测控技术的网络化实验教学。通过课程教学实践表明,该实验系统应用前景良好,具有很大的推广价值。

PXIe总线可重构测试仪器设计

对传统的通用自动测试系统以及基于现场可编程门阵列的可重构仪器的工作原理和框架结构进行了研究。针对当前传统通用自动测试系统体积庞大、矩阵开关多、易造成仪器损坏、测试效率低等缺点,以通用自动测试系统和可重构仪器的设计理念为基础,提出了一种PXIe总线可重构仪器方案。该仪器采用"核心块+功能块"的框架结构,以现场可编程门阵列组成的可重配置结构为核心,采用AS配置方式,通过PXIe总线实现测试仪器与PC机的通信,设计了数字万用表、信号发生器及频率计等功能模块。利用SOPC Builder创建Nios II处理器系统,设计了配置选择器,实现了各个功能模块的集成、选择及切换。该仪器有效简化了系统结构,减小了仪器接口的冗余度以及开关数量,降低了测试成本,提高了测试效率,同时也使得操作更加灵活和方便。