基于LXI的数据采集模块的研究与设计

仪器总线和自动测试系统随着计算机技术的发展同时也在不断地推陈出新。针对用户对测试仪器使用情况的反馈和要求,LXI总线技术由LXI联盟从原有的VXI总线技术基础上规范和提出。由于LXI设备的性能优势和上市时间的关系,其它总线技术如PXI、VXI的设备将会与LXI设备共同存在于各种测试系统中;并且关于LXI总线技术的发展动向和相关的研究也成为业界关注的热点。 目前,只有如Agilent等少数公司有自己完整的LXI总线设备系列产品;国内方面有陕西海泰和凌华科技等公司处于LXI总线设备的技术储备和研发过程中;尽管国内还有少数的兄弟院校和公司也有着手这方面的技术研究,如北京航空航天大学、西安电子科技大学和哈尔滨工业大学等高校,它们对LXI技术的研究基本上都还处于相当初级的阶段;同样出自国内的LXI设备很少甚至没有。 在研究分析LXI总线技术规范和相关技术的基础上,本课题阐述LXI设备的一种设计思路,详细论述设计过程,并成文于此。 课题设计的LXI设备——LXI的数据采集模块是采用符合常规的嵌入式系统设计——ARM+FPGA的基本构架,结合网络控制显示,采用实时采样技术;由于最基本的LXI设备必须具备网络接口、网络同步和触发设备功能等几大部分,包括嵌入式硬件、带网络支持的嵌入式操作系统、具有WebServer和控制功能/接口的嵌入式应用程序的设计。因此相对而言,系统结构较为复杂。选择ARM+FPGA的基本构架适合于LXI设备的模块化设计。 课题首先从整体到局部就LXI规范标准进行研究,并总结相关技术各部分的内容;根据LXI数据采集模块的技术指标要求做出模块的硬件单元设计。模块前端采用AD公司高速的CMOS技术、高性能、单片集成的12位模数转换器AD9223;数据采集部分设计是用FPGA内部电路实现,这是课题组本阶段中的主要内容。数据采集所得的数据通过ARM微控制器和网络控制器在网络协议的基础上传输到LAN端口,然后通过网络到达网络客户端。这样就大大突显LXI模块的仪器网络化的特点,使得LXI仪器模块有更广阔的应用空间。