基于PCI总线的数据采集系统设计与实现

### 基于PCI总线的数据采集系统设计与实现 #### 概述 本文主要介绍了一种基于PCI总线的高速数据采集系统的实现方案。该系统利用AD6644作为核心的模数转换器（ADC）来实现高速采样，并结合IDT72V293作为外部缓存以及$5935作为总线控制器，从而充分利用PCI总线的带宽优势和高速传输特性。此外，该系统还采用了DMA（直接内存访问）机制来减少CPU的负担，并利用DriverStudio软件开发了Windows 2000下的WDM驱动程序，以实现数据的高效传输。 #### 高速数据采集系统硬件设计 ##### 数据采集系统基本结构及组成 高速数据采集系统的基本结构包括信号调理电路、放大器、模数转换器、FIFO缓冲区、总线控制器以及用于数据分析处理的PC104。具体来说： 1. **信号调理**：将输入的模拟信号通过调理电路转换为适合ADC的差分信号。 2. **放大器**：使用高性能放大器对信号进行放大处理。 3. **模数转换器（ADC）**：采用AD6644进行高速采样，将模拟信号转换为14位的数字信号。 4. **FIFO缓冲区**：存储由ADC产生的数字信号。 5. **总线控制器**：$5935负责管理数据传输，当FIFO中的数据达到一定阈值时，向主机发送中断请求。 6. **PC104**：嵌入式计算机平台，负责接收来自FIFO的数据，并执行进一步的信号检测、频谱分析等处理。 ##### AD变换电路设计 AD变换电路的设计对于整个系统的性能至关重要。AD6644是一种高性能ADC，能够提供高精度和高采样率。为了确保最佳性能，需要考虑以下几点： 1. **电源供应**：确保稳定的电源供应以避免噪声干扰。 2. **时钟信号**：提供精确且稳定的时钟信号以保证ADC的准确采样。 3. **输入匹配网络**：优化输入匹配网络以减少信号失真。 4. **参考电压源**：选择高质量的参考电压源以提高转换精度。 #### 软件设计 本系统还涉及到软件层面的设计，主要包括WDM驱动程序的开发以及数据分析处理软件的设计。 1. **WDM驱动程序**：通过DriverStudio软件开发适用于Windows 2000操作系统的WDM驱动程序，该驱动程序能够实现应用程序与硬件设备之间的数据传输以及DMA传输等功能。 2. **数据分析处理**：在PC104上对采集到的数据进行高效的数字信号处理，包括但不限于数字滤波、FFT运算和归一化等，最终实现信号的电平和带宽的计算，并显示相应的频谱。 #### 结论 基于PCI总线的数据采集系统通过合理的硬件设计和高效的软件支持，能够在不占用大量CPU资源的情况下实现高速数据采集和处理，对于语音识别、图像传输等领域具有重要的应用价值。未来的研究可以进一步探索如何提高系统的整体性能，例如通过使用更先进的ADC或优化信号处理算法等方式。