高速數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)

魯科數(shù)據(jù)專業(yè)生產(chǎn)、銷售高速數(shù)據(jù)采集板卡，我們?yōu)槟治鲈摦a(chǎn)品的以下信息。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，計(jì)算機(jī)總線速率、處理能力與存儲(chǔ)技術(shù)得到了快速發(fā)展。就存儲(chǔ)技術(shù)而言相比于五年前，現(xiàn)在不論是傳輸速率，存儲(chǔ)速度與存儲(chǔ)容量均有了不同數(shù)量級(jí)的變化。如現(xiàn)在的PCIe Express總線可以實(shí)現(xiàn)3GB/s （Gen2.0, X8）以上，或6GB/s（Gen3.0, X8）以上的傳輸速率；而SATA磁盤(pán)容量也可以輕易實(shí)現(xiàn)動(dòng)輒幾T，多動(dòng)幾十T的規(guī)模。高速數(shù)據(jù)采集板卡發(fā)展?fàn)顩r隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,超高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。

在高速數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域（一般指的雷達(dá)、無(wú)線電、光電、激光等高頻物理信號(hào)），因試驗(yàn)、監(jiān)測(cè)及裝備的需要，對(duì)于原始信號(hào)的長(zhǎng)時(shí)間捉與存儲(chǔ)需求也日益增強(qiáng)。做為實(shí)現(xiàn)這些需求的手段，一般搭建一套高速數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)是比較常規(guī)的方式。高速數(shù)據(jù)采集卡的關(guān)鍵部件廠商不斷發(fā)布新的芯片部件，如ADI,TI的新AD/DA芯片，Xilinx,Altera的基于SOC的先進(jìn)FPGA技術(shù)，使高速數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品出現(xiàn)新的組合可能。做為商用級(jí)的采集存儲(chǔ)供應(yīng)商，一般會(huì)基于不同應(yīng)用場(chǎng)景提供了不同的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)方案。

數(shù)據(jù)采集的基本理論

采樣過(guò)程為了對(duì)模擬信號(hào)用數(shù)字方法處理，應(yīng)先將模擬信號(hào)數(shù)字化，即進(jìn)行模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換。模/數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程，包括三個(gè)內(nèi)容：一是采樣，二是量化，三是編碼。一個(gè)模擬信號(hào)首先經(jīng)過(guò)預(yù)采樣濾波器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，然后由采樣器在每個(gè)采樣時(shí)刻讀出一個(gè)數(shù)據(jù)；再由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)量化為二進(jìn)制數(shù)碼，數(shù)據(jù)之后保存到存儲(chǔ)器用于數(shù)字信號(hào)處理。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器模/數(shù)轉(zhuǎn)換器是整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，它的性能直接限制系統(tǒng)的性能。要使設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能滿足工作條件，首先要選對(duì)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。因此，有必要去了解模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的發(fā)展?fàn)顩r。采樣方式常見(jiàn)的采樣方式可分為“實(shí)時(shí)采樣”和“等效時(shí)間采樣”兩大類。經(jīng)典線性飛行時(shí)間質(zhì)譜儀包括離子源、飛行管、檢測(cè)器及采集記錄系統(tǒng)和真空系統(tǒng)?！皩?shí)時(shí)采樣”是在信號(hào)存在期間對(duì)其采樣。按照采樣定理，采樣速率必須高于信號(hào)中較高頻率分量的 2 倍；對(duì)于周期性正弦信號(hào)，一個(gè)周期內(nèi)應(yīng)該至少有兩個(gè)采樣點(diǎn)?！皩?shí)時(shí)采樣”除了通常使用的定時(shí)采樣外，還常常使用“等點(diǎn)采樣”，即“變步長(zhǎng)采樣”。這種采樣方法不論被測(cè)信號(hào)頻率為多少，一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)均勻采樣的點(diǎn)數(shù)總共為 N 個(gè)。

論高速數(shù)據(jù)采集卡在當(dāng)下信息信號(hào)處理中的作用

信息社會(huì)的高速發(fā)展，在很大程度上取決于信息與信號(hào)處理技術(shù)的突破和創(chuàng)新。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的出現(xiàn)改變了信號(hào)與信號(hào)處理技術(shù)的整個(gè)面貌，而高速數(shù)據(jù)采集卡作為數(shù)字信號(hào)處理的必不可少的前期工作在整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中起到關(guān)鍵性乃至決定性的作用，其應(yīng)用已經(jīng)深入到信號(hào)處理的各個(gè)領(lǐng)域。A/D采集采用8位的1GHzA/D轉(zhuǎn)換芯片,高速大容量存儲(chǔ)采用固態(tài)存儲(chǔ)芯片F(xiàn)LASH(閃存)為存儲(chǔ)介質(zhì),FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)為存儲(chǔ)陣列的控制核心,針對(duì)來(lái)自A/D的高速數(shù)據(jù),引入多級(jí)流水和冗余校驗(yàn)技術(shù),能夠屏蔽FLASH的壞塊。實(shí)時(shí)信號(hào)處理、數(shù)字圖形信號(hào)處理等領(lǐng)域?qū)Ω咚贁?shù)據(jù)采集卡的需求越來(lái)越大。

高速數(shù)據(jù)采集卡軟件設(shè)計(jì)，一般具備如下架構(gòu)：

1、硬件層

PCIe高速數(shù)據(jù)采集卡。

2、系統(tǒng)層

高速數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)程序，處于操作系統(tǒng)層。運(yùn)行在操作系統(tǒng)內(nèi)核模式。我們?yōu)榭蛻籼峁┯蠸YS驅(qū)動(dòng)文件，及INF驅(qū)動(dòng)程序安裝文件。

驅(qū)動(dòng)程序主要功能是，定義了中斷模式，寄存器訪問(wèn)控制等基本功能。

3、應(yīng)用層

應(yīng)用層分為API接口和應(yīng)用程序。API接口包括：驅(qū)動(dòng)API、圖形API、算法API。隨著行業(yè)深入，API庫(kù)會(huì)更加豐富，更加專業(yè)化。

驅(qū)動(dòng)API接口以動(dòng)態(tài)運(yùn)行庫(kù)DLL形式提供，DLL運(yùn)行在用戶模式的應(yīng)用層，API為用戶提供定義明晰的接口函數(shù)，便于理解，能夠充分發(fā)揮出用戶的主觀能動(dòng)性，便于用戶二次開(kāi)發(fā)，創(chuàng)建屬于自己更的更專業(yè)化的應(yīng)用軟件。

圖形API，封裝了曲線圖控件。便于用戶對(duì)數(shù)據(jù)分析的曲線表示。

算法API，封裝了數(shù)據(jù)分析中常用算法，便于用戶數(shù)據(jù)分析。