PXI高速采集卡定制开发

一、明确定制需求

1. 性能参数
   • 采样率：≥1GS/s？需明确单通道/多通道同步能力
   • 分辨率：12/14/16位ADC选择（影响信噪比）
   • 输入范围：±1V至±10V可编程？是否需要硬件衰减器
   • 带宽：DC~500MHz（前端模拟电路设计关键）
   • 存储深度：板载DDR4容量（如8GB）决定连续采集时长
2. 特殊功能
   • 实时信号处理：需集成FPGA实现FIR滤波/FFT加速
   • 多卡同步：PXI触发总线+星型触发精度（<100ps抖动）
   • 协议解析：如自定义工业总线解码（CAN FD、EtherCAT）
3. 机械与环境
   • 3U/6U PXIe尺寸选择
   • 军工级温度范围（-40°C~+85°C）
   • 抗振动设计（MIL-STD-810G）

二、硬件开发关键技术

三、固件开发（FPGA逻辑核心）

vhdl

-- 示例：JESD204B接口数据接收模块
entity jesd_rx is
  port(
    sysref : in std_logic;   -- 系统参考时钟
    adc_data : in serdes_array; -- 高速串行数据
    ...
  );
end entity;

architecture rtl of jesd_rx is
begin
  -- 多通道数据对齐逻辑
  lane_alignment: process(sysref)
  begin
    if rising_edge(sysref) then
      -- 实现确定性延迟补偿
    end if;
  end process;
end architecture;

关键算法实现：

• 实时FFT（使用Xilinx DSP Slice优化）
• 数字触发（支持窗口触发、欠幅触发）
• 数据流压缩（如μ-law压缩降低50%带宽）

四、软件栈开发

1. 驱动程序
   • 符合IVI-COM标准架构
   • 支持Windows/Linux实时系统（如NI Linux Real-Time）
2. API设计python# Python调用示例（基于C封装DLL） import ctypes pxi_dll = ctypes.WinDLL(“pxi_hsaq.dll”) pxi_dll.init_board(0) # 初始化槽位0设备 pxi_dll.set_sampling_rate(1e9) # 设置1GS/s采样 buffer = ctypes.create_string_buffer(1024*1024) pxi_dll.acquire_data(buffer, 1024*1024)
3. 上位机软件
   • LabVIEW模块化架构（推荐用于快速原型开发）
   • 可选Qt/C#开发定制化界面

五、验证与合规性

1. 电气测试
   • 使用高精度信号源验证INL/DNL（如Keysight N6705C）
   • 眼图测试（≥8dB信噪比裕量）
2. 系统集成测试
   • 多卡同步精度测量（需PXIe-6674T定时模块）
   • 持续72小时压力测试
3. 认证要求
   • CE/FCC电磁兼容认证
   • PXI Systems Alliance硬件兼容性认证

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