高速數據採集系統

簡介

數據採集系統的重要技術指標包括數據轉換速率和記錄容量。在低速數據採集系統中，單片機直接控制A/D轉換器，數據採集一般要經過啟動A/D轉換、讀取A/D轉換值、將數據存入存儲器、修改存儲器地址指針、判斷數據採集是否完成等過程。由於數據採集的功能主要通過軟體來實現，因此，其採樣速率一般在1MHz以下。在高速數據採集系統中，單片機不再承擔A/D轉換的控制、數據的讀出與存儲工作，這些操作由專門的高速數字電路完成。通過高速數字電路，實現A/D轉換的數據和存儲器之間的直接傳輸。

高速數據採集系統已在雷達、聲納、軟體無線電、瞬態信號測試等領域得到廣泛套用。它的關鍵技術是高速ADC技術、數據存儲與傳輸技術和抗干擾技術。

系統組成

高速數據採集系統一般分為數據採集和數據處理兩部分。

在數據採集時，必須以很高的速度採集數據。在數據處理時並不需要與數據採集同樣高的速率進行。因此，高速數據採集需要有一個數據快取單元，先將採集的數據有效的存儲，然後根據系統需要進行數據處理。

高速數據採集系統通常由單片機、高速快取、高速A/D轉換器組成。

單片機

單片機，也稱單片微型計算機。它是把中央處理器（CPU）、隨機存取存儲器（RAM）、唯讀存儲器（ROM）、輸入/輸出連線埠（I/O）等主要計算機功能部件都集成在一塊積體電路晶片上的微型計算機。

高速快取

高速快取是關鍵部件，其構成方案有三種：

（1）高速SRAM切換方式。高速SRAM只有一套數據、地址和控制匯流排，可通過三態緩衝門分別接到A/D轉換器和DSP上。當A/D採樣時，SRAM由三態門切換到A/D轉換器一側，以使採樣數據寫入其中。當A/D採樣結束後，SRAM再由三態門切換到DSP一側以便DSP進行讀寫。這種方式的優點是SRAM可隨機存取，同時較大容量的高速SRAM容易得到且價格適中，缺點是切換控制電路比較複雜，且只能由A/D轉換器和DSP分時讀寫。

（2）先進先出（FIFO）方式。FIFO存儲器就象數據管道一樣，數據從管道的一頭流入、從另一頭流出，先進入的數據先流出。FIFO具有兩套數據線而無地址線，可在其一端寫操作而在另一端讀操作，數據在其中順序移動，因而能夠達到很高的傳輸速度和效率，且由於省去了地址線而有利於PCB板布線。缺點是只能順序讀寫數據，因而顯得比較呆板，而且大容量的高速FIFO非常昂貴；

（3）雙口RAM。雙口RAM具有兩套獨立的數據、地址和控制匯流排，因而可從兩個連線埠同時讀寫而互不干擾，並可將採樣數據從一個連線埠寫入而由DSP從另一個連線埠讀出。雙口RAM也能達到很高的傳輸速度，並且具有隨機存取的優點，缺點是大容量的高速雙口RAM很難得且價格昂貴。