● 摘要
在像航空发动机参数测试这样的高速、并行(多通道)测量场合,对测试系统的性能提出了更高的要求。基于GPIB的传统测试系统不但在速度上无法达到要求,在解决并行等复杂问题时更是显得捉襟见肘;基于VXI总线的测试系统以其优越的性能长期占据了很大的市场份额,但其昂贵的价格在很多应用场合让人望而却步;而PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)总线兼具上面两种总线的优点,它以PCI为构架,因此能够将很多成熟的PC技术用于其上,又因为它的设计兼顾了仪器领域的特点(有10M的系统参考时钟、星形控制线和触发总线),所以将其应用于测试系统带来了很大的便利。此外,在这样一个复杂系统中各模块的实时协同工作也是难点,而将具有实时性的嵌入式系统的引入很好的解决了这一问题,它保证了数据的实时与处理、模块之间的同步和交互。另外,课题中的PXI高速、并行测试系统还具有实时显示和高速存盘功能,用于数据的实时观测(显示)和事后分析(存盘)。基于PXI总线的数据采集模板的研制目标是要设计出一套基于PXI总线的数据采集与测试系统,单通道数据采集率达到10MSPS,A/D分辨率为12位,板上数据存储器容量128M Bytes,高速SCSI硬盘存储10G Bytes以上,系统静态精度:±0.1%FS,并借助PXI总线优势实现精确触发控制及高速数据传输与存储。论文中阐述了整个系统设计过程中所使用的关键技术和设计方法。论文的核心是基于PXI总线高速数据采集模板的具体实现,主要侧重系统中关键技术的实现,并提出了四种用于同步采集的方案;高速数据采集给信号的采集、传输和存储提出了新的挑战,在20ns时钟周期下保证信号传递时序的正确性,降低信号传输通道上的噪声,保证高速数字信号传输和存储过程中的信号完整性也是论文的研究重点。
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