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1、第32卷第1期中 国 科 学 技 术 大 学 学 报Vol.32,No.12002年2月JOURNALOFUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINAFeb.2002文章编号:025322778(2002)0120079206X基于VXI总线的高速数据采集模块设计廖娟娟,安 琪(中国科学技术大学近代物理系,安徽合肥230026)摘要:介绍了一个基于VXI(VMEbusextensionforinstrumentation)总线的高速数据采集系统.电路设计是基于高速的A/D变换和D
2、SP(digitalsignalprocessing)技术,并充分结合了VXI寄存器基和消息基接口的优点,实现了高速数据采集、数据的快速传输和模块灵活控制三者的结合.关键词:VXI总线;模拟2数字变换;消息基器件;寄存器基器件中图分类号:TM930.9文献标识码:A0 引言作为“跨世纪”的仪器总线系统和自动测试系统的优秀平台,VXI(VMEbusextensionfor[1]instrumentation)总线在我国测试和仪器领域的应用日益广泛,代表了当今测试技术的发展方向.在相当多的VXI总线应用系统中,待测的
3、信号都是模拟信号,因此,基于A/D变换的数据采集模块是组建VXI系统不可缺少的一个关键部件.设计、开发性能优良的VXI数据采集模块,尤其是高速数据采集模块,将对推动我国的VXI总线应用起着积极的、十分重要的作用.为此,我们研制了一个100MSPS(100millionsamplepersecond),8位的高速数据采集模块,这是我们的高速数据采集模块系列设计中的第一个模块.1 系统介绍图1是高速数据采集模块的系统总体框图,输入的模拟信号依次经过输入缓冲和程控放大,进入A/D变换器进行模拟2数字变换.高速变换后的数
4、字信号先在存储器进行缓存,然后再通过寄存器基接口传送给VXI主机,或者送给DSP(digitalsignalprocasing)进行数据预处理.DSP芯片是整个系统的控制核心,负责模块的初始化设置、采集过程控制和数据的预处理,以及与VXI系统的数据交换控制.电路设计中,除了模拟电路、存储器和DSP芯片外,几乎所有的逻辑电路均在Altera的大规模可编程逻辑器件EPLD(erasableprogramedlogicde2vice)中实现,大大提高了系统的集成度和可靠性.系统设计中有几个基本的考虑,以保证高速采集模块
5、具有优良的性能和尽可能广的适应性.X收稿日期:1999208205 作者简介:廖娟娟,女,1974年生,硕士研究生.©1995-2003TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved. 中国科学技术大学学报 第8032卷(1)高速及程控可变的采样速率(20∽120MSPS).(2)宽带的模拟信号频带(90MHz)和程控的模拟信号增益(-11∽31dB,256级增益调节).(3)灵活、多样的触发设置.(
6、4)接口设计使用消息基和寄存器基两种方式.系统初始化和程控命令传输采用消息基接口设计,便于一般用户使用和系统集成.采集数据的块传输则采用寄存器基接口设计,加快数据传输,提高测试效率.(5)本地CPU采用高性能DSP芯片,可根据系统需要对采集的数据进行预处理,以减轻VXI主机负担,进一步提高测试效率.(6)可进行单模块或多模块配置,组成单通道或多通道的数据采集系统.图1数据采集系统原理框图Fig.1Theblockdiagramofthedataacquisitionsystem2 功能电路2.1 模拟信号调理模拟
7、信号调理电路的原理方框图如图2所示.输入的模拟信号经过缓冲后,送入程控放大器AD603,将信号幅度调整为适合ADC采样的幅度范围.AD603是一种低噪声的压控放大器,可以提供精确的、线性的放大倍数控制.它使用一种叫做X2AMP的专用拓扑电路,由前级的衰减器和后级图2模拟信号调理固定增益的放大器组成.这种结构使Fig.2TheconditionofAnalogSignalAD603具有独特的优点:模拟信号带宽不随增益变化而变化;衰减器是一个R22R的梯形网络,信号衰减从0到-42.14dB连续可变;衰减控制电压由一
8、个8位的数/模变换器(AD557)产生,可实现256级增益控制,这对一般的应用来说已经足够了.AD557的8位控制字由DSP写入,可以通过VXI消息基接口,向DSP发程控命令来产生.©1995-2003TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第1期 基于VXI总线的高速数据采集模块设计
