系統(tǒng)規(guī)格：

  系統(tǒng)選用SP-Devices公司的ADQ412高速ADC采集PXIe卡：
  1、每塊卡有4個獨立可調(diào)節(jié)的12bitADC通道,。
  2,、每個通道采用SP-Devices公司具有核心技術(shù)的采集校正技術(shù)，如果采用1GSPS采樣時,，可以同時支持4通道采樣,；如果采用2GSPS采樣時，可以同時支持2通道采樣,。
  3,、每塊板上標(biāo)準(zhǔn)配置1GB內(nèi)存。
  4,、具有4lane通信能力的PXIe結(jié)構(gòu),，傳輸率400MB/s,3U/1solt。
  5,、具有時鐘和觸發(fā)同步功能,，并在同步時鐘和同步觸發(fā)控制下進(jìn)行同步信號發(fā)生。
  6、豐富的用戶自定義邏輯處理功能,，開放的FPGA平臺,，可以方便的二次開發(fā)，如設(shè)計用戶特定的觸發(fā)采集功能已經(jīng)數(shù)據(jù)的實時處理功能,。
  7,、具有良好的電磁屏蔽功能的PXIe機箱。 
 

  采集系統(tǒng)的框圖如下： 

  板載有四塊獨立的1.8GSPS@12bitADC,，如果我們采用1.8GSPS的采樣,，那么可以支持4個通道的信號輸入；如果采用3.6GSPS采樣,，我們只能輸入2個通道的數(shù)據(jù),。

  SPdevices公司提供的獨到的解決方案，也是當(dāng)今核心的ADC采集校正技術(shù),。我們知道,，由于每個模擬器件以及ADC的參數(shù)都不一致，包括每個通道的gain,，offset以及clockskew均不一樣： 
 

  這就不能簡單的將這幾個通道通過相位延遲進(jìn)行時間交錯來進(jìn)行采樣,，這樣會帶來信號的嚴(yán)重失真。當(dāng)今世界上只有少數(shù)幾家廠商能開發(fā)出這種高速的校正技術(shù),，SPdevice是目前在這方面做的好的廠商,，其獨有的ADX數(shù)字校正技術(shù)很好的解決了這個問題。 
 

  同時其帶來ADC采集的非常高的技術(shù)指標(biāo)：
 

  其中：
  1,、輸入阻抗為50歐姆,，AC耦合。
  2,、輸入幅度大為800mVpp,，如果外部輸入信號過大，我們可以提供agilent公司的寬帶衰減器進(jìn)行衰減,。

  關(guān)于多卡擴展同步采集

  ADQ412-PXIe系統(tǒng)具有多卡同步擴展能力,，PXIe背板中具有統(tǒng)一的100MHz基準(zhǔn)時鐘。ADQ412可以設(shè)置成背板時鐘同步模式,，通過板載PLL,，使每個模塊同步在同頻率同相的采集時鐘下。同理,，同步觸發(fā)信號也是如此,，同步如下圖所示： 
 

  二次開發(fā)包SDK：

  二次開發(fā)包括以下幾部分：
  1、基于FPGA的實時信號處理,。SPdevices提供板載FPGA供用戶進(jìn)行二次開發(fā),，標(biāo)準(zhǔn)配置為XilinxVirtex6LX240TFPGA,。
  2、ADCaptureLab應(yīng)用軟件,，可以觀察和保存波形,，并進(jìn)行FFT分析和硬件控制。 
 

  3,、基于C/C++和Matlab的接口函數(shù),，SPdevices同時提供C/C++和Matlab的參考程序和例程,。

  配套的機箱：
  于該PXIe配套的機箱為Agilent的AgilentM9018APXIe機箱
  具有18-slots,3U,8GB/s的傳輸速率,。 
 

  系統(tǒng)總預(yù)算：50萬人民幣。

  關(guān)于為什么采用PXIE總線,？

  本系統(tǒng)的硬件平臺PXI是一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動化應(yīng)用度身定制的模塊化儀器平臺,，具備機械、電氣與軟件等多方面的專業(yè)特性,。PXI（PCIeXtensionsforInstrumentation）充分利用了當(dāng)前普及的臺式計算機高速標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)——PCI,。PXI規(guī)范是CompactPCI規(guī)范的擴展。CompactPCI定義了封裝堅固的工業(yè)版PCI總線架構(gòu),，在硬件模塊易于裝卸的前提下提供的機械整合性,。因此，PXI產(chǎn)品具有級別更高,、定義更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)沫h(huán)境一致性指標(biāo),，符合工業(yè)環(huán)境下振動、撞擊,、溫度與濕度的極限條件,。PXI在CompactPCI的機械規(guī)范上強制增加了環(huán)境性能測試與主動冷卻裝置，以簡化系統(tǒng)集成并確保不同廠商產(chǎn)品之間的互用性,。此外,，PXI還在高速PCI總線的基礎(chǔ)上補充了測量與自動化系統(tǒng)專用的定時與觸發(fā)特性。
 

  總的來說,，PXI是一種堅固的模塊化儀器平臺,，它提出了基于計算機的高性能標(biāo)準(zhǔn)化測量與自動化方案。以合理的價位提供比原有系統(tǒng)架構(gòu)出色得多的性能,。PXI用戶自然地享有很多便利,，如廉價、易用,、靈活的PC技術(shù),；開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及與CompactPCI產(chǎn)品的完全互用性。

  PXI平臺的標(biāo)準(zhǔn)是由PXI系統(tǒng)聯(lián)盟維護(hù)管理的,。該聯(lián)盟（www.pxi.org）于1997年在NI公司的倡導(dǎo)下由超過60家致力于研究開發(fā)PXI的測試測量和自動化公司組成,，

  一個決定測試系統(tǒng)流量的關(guān)鍵因素是測量設(shè)備與計算機之間的接口總線,。盡管系統(tǒng)性能由于處理器速度與系統(tǒng)內(nèi)存的增加而大幅提升，卻依然受到與儀器與外部設(shè)備的通信因素限制,。GPIB是常見的儀器接口總線,，但其數(shù)據(jù)傳輸速率比VXI和PCI慢得多?；赩XI的測量系統(tǒng)具有高于GPIB的性能,，但用戶必須為之付出高昂的代價。相比之下,，PCI是為新型處理器設(shè)計的,，數(shù)據(jù)傳輸速率比GPIB和VXI高得多。 
 

  除了提高流量,，PXI還能夠與所有的主流操作系統(tǒng)兼容,。PXI利用這一點將GPIB和VXI也集成到PXI系統(tǒng)。有了這樣的開放性,，不同廠商開發(fā)的PXI設(shè)備都可以在一個集成的系統(tǒng)上工作,。CompactPCI模塊使用的封裝和PXI相同，而且也是建立在PCI總線上的,；PXI較之增加了更為嚴(yán)格的環(huán)境測試,，軟件標(biāo)準(zhǔn)和一些額外的觸發(fā)特性。這項嚴(yán)格的兼容性規(guī)定意味著當(dāng)用戶的應(yīng)用不需要所有的模塊都具有PXI專有的特性時,，可以有更多的模塊選擇,；這還意味著工程師可以將他們已經(jīng)在使用的CompactPCI模塊集成到PXI系統(tǒng)里。

  1)系統(tǒng)的物理特性

  PXI是一個模塊化的平臺,。系統(tǒng)的物理主機是一個擁有18個槽位（更有多種槽位可供選擇以適合不同用戶的需要）的機箱和二個擁有5個槽位機箱,。機箱的槽（Slot1）是控制器槽。嵌入式控制器是專為PXI機箱空間設(shè)計的具有工業(yè)級特性的計算機,。機箱中的其它槽位被稱為外部設(shè)備槽,，用于插置功能模塊，就像計算機里的PCI槽一樣,。

  PXI模塊的支架和臺式計算機的PCI槽有所不同,，模塊被上下兩側(cè)的導(dǎo)軌和“針－孔”式的接插端牢牢的固定住。事實上,，PXI采納了CompactPCI首先啟用的高級“針－孔”式接插端結(jié)構(gòu),。這種由國際電工委員會（InternationalElectrotechnicalCommission）定義的高密度（2mm間距）阻抗匹配接插端（IEC-1076）提供了在所有情況下可以達(dá)到的的佳電氣性能。這些接插端已經(jīng)被廣泛采納于各種高性能的應(yīng)用,，尤其是航空航天,，軍事和通信領(lǐng)域。

  在尺寸上,，本系統(tǒng)的3U的PXI機箱比絕大多數(shù)的臺式或工業(yè)計算機平臺更加緊湊,。機箱的設(shè)計考慮了系統(tǒng)集成的需要,，使之能夠很方便地固定到機柜上。PXI機箱外形小巧,，也已成為便攜或野外應(yīng)用的理想選擇,。后，PXI模塊化,、前插式的結(jié)構(gòu)給維護(hù)和升級帶來的極大的便利,。如果系統(tǒng)中的一個模塊需要修理，工程師可以將其取出,，而不影響其它任何模塊,。模塊化減少的的停機時間降低了系統(tǒng)壽命內(nèi)的維護(hù)成本。

  2)系統(tǒng)的機械特性

  PXI機箱和設(shè)備是為承受工業(yè)和野外環(huán)境而設(shè)計的,；模塊也都具有牢固的接插端,，可以抵抗撞擊與振動,。為了保護(hù)電路,，機箱內(nèi)設(shè)計有額外的冷卻裝置。此外,，設(shè)備都是從機箱的前面拆卸,，維護(hù)與升級非常方便。

  PXI規(guī)范要求所有的設(shè)備都通過環(huán)境測試,。廠家建議進(jìn)行濕度,、撞擊和振動測試。這些測試可以幫助工程師掌握更多的信息,，在構(gòu)建系統(tǒng)選擇符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備,。PXI機箱內(nèi)的模塊導(dǎo)軌就是堅固性的力證。上下兩側(cè)的導(dǎo)軌可以牢牢地固定PXI模塊,。這種安裝方式減輕了背板上的承受力,，也使模塊免受撞擊和振動。模塊的面板可以用螺絲固定到機箱上,，進(jìn)一步防止松動,。在工業(yè)計算機中，板卡通常是以夾在接口部分兩側(cè)的插槽及卡沿和機箱的連接來固定的,。僅僅兩個接觸點,，其中之一還是背板，使板卡極有可能在惡劣的環(huán)境下抖動移位,。后,，PXI機箱通常在背板上只有很少的電路，這樣當(dāng)任何電路需要更換的時候,，維護(hù)都非常簡單,。

  PXI規(guī)范對冷卻具有嚴(yán)格的要求,。PXI必須帶有強迫冷卻裝置，產(chǎn)生特定方向的氣流,，均勻冷卻所有模塊,。而大多數(shù)工業(yè)計算機使用的冷卻裝置僅由一到兩個風(fēng)扇構(gòu)成，通常無法均勻冷卻主板與外設(shè)板卡,。均衡的冷卻可以延長模塊或板卡的使用壽命,，從而降低系統(tǒng)壽命內(nèi)的平均維護(hù)成本。后,，所有的PXI設(shè)備都經(jīng)過測試,，清楚標(biāo)明工作和存放時的正常溫度。因此,，用戶可以對所開發(fā)的系統(tǒng)更加了解,，并知道是否需要增加額外手段，保證系統(tǒng)在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下工作,。

  由于PXI系統(tǒng)的模塊化,，升級單個組件很容易。比方說,，某用戶希望升級到更快的處理器,，他可以拆下控制器進(jìn)行更換。因為所有的設(shè)備都支持標(biāo)準(zhǔn)軟件,，所以只要在新的控制器里裝上軟件和驅(qū)動程序,，然后插回機箱內(nèi)就可以了。這些變化對使用者來說幾乎是透明的,。

  3)系統(tǒng)的電氣特性

  PXI的背板提供了一些專為測試和測量工程設(shè)計的獨到特性,。專用的系統(tǒng)時鐘用于模塊間的同步；8條獨立的觸發(fā)線可以精確同步兩個或多個模塊,；槽與槽之間的局部總線可以節(jié)省PCI總線的帶寬,；后，可選用的星形觸發(fā)特性適用于極高精度的觸發(fā),。尤其值得一提的是,，星形觸發(fā)的信號偏斜小于1納秒，而從星形觸發(fā)槽到外設(shè)槽之間的時延也不超過5納秒,。相比之下,，觸發(fā)線、時鐘和局部總線在臺式計算機,、工業(yè)計算機和CompactPCI的機箱里都是沒有的,。集成化、可擴展的系統(tǒng)通過使用諸如MXI-2和MXI-3這樣的遠(yuǎn)程控制接口技術(shù),，PXI系統(tǒng)能夠輕易地與已有的測試與測量系統(tǒng)相集成,。利用這些接口,，工程師既可以享有PXI結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，同時又避免了更換整個系統(tǒng)帶來的的高額支出,。一個PXI系統(tǒng)通過MXI-2連接VXI機箱,，就像在VXI背板上直接插了一個VXI嵌入式控制器一樣。工程師可以由PXI控制器設(shè)置所有的系統(tǒng)設(shè)備并與之通信,，從而將一個已有的VXI系統(tǒng)合并到一個新的PXI系統(tǒng)中,。工程師們可以根據(jù)需要逐步的將他們的VXI系統(tǒng)升級到PXI。

  PXIExpress技術(shù)是PXI平臺新引進(jìn)的技術(shù),。將PCIExpress集成入PXI標(biāo)準(zhǔn),，從而將背板帶寬提升了45倍，從132MB/s提高到6GB/s,。并通過一個100MHz的差分參考時鐘和多個差分觸發(fā),，增強了PXI定時與同步的特性。PXIExpress在保持后向兼容性的同時,，將這些特性引入PXI,。
  PXIExpress儀器采用PCIe總線技術(shù)，為PXI平臺新添了許多技術(shù)優(yōu)勢,。該總線至多個儀器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量可以高達(dá)2GB/s,，從而可用于那些曾經(jīng)只能通過定制硬件才可能實現(xiàn)的應(yīng)用。

  由于PXI標(biāo)準(zhǔn)采用了PCIe技術(shù),，PXI自動化測試系統(tǒng)提供了前所未有的高性能。在有些情況下,，PXI儀器現(xiàn)在可以執(zhí)行一些迄今一直無法完成的測量,。
  PXIExpress是由PXI擴展所得。新型PXIExpress機箱提供了支持PXI與PXIExpress模塊協(xié)同工作于同一系統(tǒng)的混合兼容的插槽,。所以,，針對自動測試應(yīng)用領(lǐng)域，PXI與PXIExpress系統(tǒng)均具有如下三大技術(shù)優(yōu)勢：

  靈活的,、軟件定義的儀器系統(tǒng)

  模塊化儀器的集成

  高數(shù)據(jù)吞吐量

  后,，PXI與PXIExpress儀器均具有一條能實現(xiàn)從儀器到主機PC的高性能信息傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總線。PXI儀器能夠為總線上的所有設(shè)備提供高達(dá)132MB/s的共享帶寬,。PXIExpress儀器通過PCIe總線甚至能夠達(dá)到更高的吞吐量,。PCIe總線是一個點對點的高速串行總線，其每插槽帶寬可以從250MB/s擴展至2GB/s,。例如,，一個x4（“乘4”）PXIExpress插槽為該插槽中的設(shè)備提供高達(dá)1GB/s專用帶寬。此外,，系統(tǒng)的總吞吐量隨著您添加更多儀器至系統(tǒng)中相應(yīng)增加,。