數(shù)據(jù)采集的基本理論

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對模擬信號用數(shù)字方法處理，應(yīng)先將模擬信號數(shù)字化，即進(jìn)行模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換。模/數(shù)轉(zhuǎn)換過程，包括三個內(nèi)容：一是采樣，二是量化，三是編碼。一個模擬信號首先經(jīng)過預(yù)采樣濾波器，對信號進(jìn)行調(diào)理，然后由采樣器在每個采樣時刻讀出一個數(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)后保存到存儲器用于數(shù)字信號處理。

超高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)展趨勢

除了屬于通用儀器的超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以外，對于其它超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而言，基于標(biāo)準(zhǔn)總線、具有海量數(shù)據(jù)存儲深度、高速信號處理性能和超高速A/D所組成的超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)今發(fā)展趨勢。在設(shè)計和選用系統(tǒng)時，就要有這四方面的考慮，即不但要考慮超高速數(shù)據(jù)采集部分，還要考慮其標(biāo)準(zhǔn)總線接口、數(shù)據(jù)存儲深度和處理器的性能，因?yàn)橄到y(tǒng)的整體性能已不單是超高速數(shù)據(jù)采集部分的性能，標(biāo)準(zhǔn)總線接口、數(shù)據(jù)存儲深度和DSP也已成為評價系統(tǒng)整體性能的重要指標(biāo)。對于不同應(yīng)用領(lǐng)域或不同的應(yīng)用環(huán)境和要求，系統(tǒng)的這四個組成部分會有所區(qū)別。

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同步多個ADC或高速數(shù)據(jù)采集卡

時鐘信號：前面板上的時鐘參考信號或通過PXI 背板提供一個通用的參考時鐘。這個共同的時鐘參考保證了同步的長期穩(wěn)定性。

有三種情況:時鐘的同步是至關(guān)重要的:

1. 在單獨(dú)的通道上進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取，時間戳用于測量單個脈沖的時間，并在通道之間進(jìn)行比較。

2. 記錄非常長的記錄。(例如，時鐘頻率的1ppm偏差意味著在106的記錄結(jié)束時一個采樣點(diǎn)偏差)。

3. 連續(xù)的多個板流到PC上。如果不相鎖，數(shù)據(jù)速率會有所不同。

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如何選擇數(shù)據(jù)采集卡

基于多種接入總線接口的設(shè)備，適用于客戶的不同需求。

首先，選擇接口方式。數(shù)據(jù)采集卡的接口方式是指該卡與PC連接的總線方式，或者該卡提供的接口方式。常見的接口方式有PCI, Compact PCI,USB, PCMCIA, CAN, 無線，網(wǎng)卡；還有較老式的方式如串口UART/LPT/SPI，并口COM，ISA/EISA，PC/AT。

USB總線由于支持即插即用，傳輸速度快，攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，成為未來的發(fā)展方向。 無線技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)據(jù)傳輸速度不斷發(fā)展,給數(shù)據(jù)采集卡提供了更加方便快捷的移動傳輸方式.通常的傳輸協(xié)議有:紅外IRDA,藍(lán)牙BLUETOOTH,NFC,GPRS,WLAN,3G,HSPDA等等. GPRS方式傳輸現(xiàn)在有很大的市場.

第二步，確定輸入和輸出指標(biāo)。這些指標(biāo)有輸入和輸出的模擬量精度和速率,輸入和輸出的數(shù)字量電平和要求,輸入和輸出的數(shù)字傳輸協(xié)議方式. 模擬量采樣有高的精度和高速率兩個方向,有的將二者結(jié)合起來,屬于較高要求.數(shù)字量有TTL,CMOS,高壓電平等,特殊場合,需要光電隔離,ESD,EMI保護(hù).傳輸協(xié)議通常為UART,也有并行方式.

第三步，選擇接口協(xié)議處理器。如果你的數(shù)據(jù)采集卡不需要處理器就能夠滿足要求,你可以現(xiàn)在動手設(shè)計了.否則,繼續(xù)努力!接下來考慮的是接口協(xié)議處理器.PCI, USB, PCMCIA, CAN, 網(wǎng)卡都有專門的接口芯片.當(dāng)然你也可以選擇FPGA加上軟件協(xié)議IP核,同樣能實(shí)現(xiàn)你的目標(biāo),但是難度很大.

第四步，選擇采集卡處理器。

第五步，選擇數(shù)據(jù)采集電路。