一种基于PCI接口的通用示波卡制造技术

本发明专利技术公开了一种基于PCI接口的通用示波卡，该示波卡包括：PCI接口电路、FPGA、信号幅度控制装置、信号采集装置以及存储器；FPGA用于通过PCI接口接收用户通过上位机传输的控制指令；信号幅度控制装置用于对输入信号幅度进行调整，获取调整后的信号；信号采集装置用于，对调整后的信号进行采集；FPGA用于当确定信号满足预设的触发条件时，按照预设定的触发方式将信号采集装置采集的信号存储至外部的存储器。当检测到上位机读取数据指令时，将数据发送至上位机界面以波形的形式显示。通过上述方式，可以使得信号的档位和信号放大等调整更加灵活，调整范围更广泛；而且采样频率也可以灵活调整。示波卡采集的信号也可以通过上位机进行实时显示。

A Universal Oscilloscope Card Based on PCI Interface

The invention discloses a universal oscilloscope card based on PCI interface, which includes: PCI interface circuit, FPGA, signal amplitude control device, signal acquisition device and memory; FPGA is used to receive control instructions transmitted by users through PC through PCI interface; and signal amplitude control device is used to input signal amplitude. The signal acquisition device is used to collect the adjusted signal, and the FPGA is used to store the signal collected by the signal acquisition device to the external memory according to the preset triggering mode when the signal meets the preset triggering conditions. When the upper computer is detected to read data instructions, the data is sent to the upper computer interface to display in the form of waveforms. Through the above way, the adjustment of signal shift and signal amplification can be more flexible, and the adjustment range can be wider; moreover, the sampling frequency can also be flexibly adjusted. The signal collected by oscilloscope card can also be displayed in real time by upper computer.

【技术实现步骤摘要】
一种基于PCI接口的通用示波卡
本专利技术涉及电子测试测量领域，具体涉及一种基于PCI接口的通用示波卡。
技术介绍
示波器是电子测量领域中，应用最广泛的测量仪器之一。无论在科研、实验、生产调试、维修中，还是在其他需要观察信号波形的学科领域中，示波器都是必不可少的测量工具。为了便于测试数据的存储、处理和计算，传统的模拟示波器逐渐被数字示波器所取代。然而数字示波器对信号的存储、处理和计算能力始终是有限的，在很多场合下，人们需要海量数据存储，复杂处理功能和深入的计算能力。因此，数字示波器逐步扩展出许多计算机接口，借助计算机的强大功能，提升自身功能。然而数字示波器与计算机的连接往往是间接而繁琐的，为用户的操作带来许多不便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于PCI接口的通用示波卡，用以解决现有示波器对信号的存储、处理和计算能力有限，数字示波器与计算机连接繁琐的问题。为实现上述目的，本专利技术的技术方案提供了一种基于PCI接口的通用示波卡，该通用示波卡插入上位机的外部设备互联(PeripheralComponentInterconnect，简称PCI)卡槽中，该基于PCI接口的通用示波卡包括：PCI接口电路、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，简称FPGA)、信号幅度控制装置、信号采集装置以及存储器；PCI接口电路建立FPGA和上位机之间的通信连接；FPGA分别和信号幅度控制装置、信号采集装置以及存储器电连接；FPGA用于，通过PCI接口接收用户通过上位机传输的控制指令，控制指令用于指示FPGA控制信号幅度控制装置以及信号采集装置执行相应的操作；信号幅度控制装置用于，对输入信号幅度进行调整，获取调整后的信号；信号采集装置用于，对调整后的信号进行采集，获取采集的数据，并将采集的数据发送至FPGA；FPGA用于，当确定采集的数据满足预设的触发条件时，按照预设定的触发方式，将信号采集装置采集的数据存储至外部的存储器，当检测到上位机读取数据指令，从存储器中读取数据后，传送给上位机并显示，其中预设的触发方式与预设的触发条件对应。本专利技术具有如下优点：将信号幅度控制装置、信号采集装置、存储器以及FPGA等均集成在示波卡上，而示波卡插在上位机的卡槽中，用户可以在交互界面上输入参数，用以FPGA根据参数调整信号幅度控制装置、信号采集装置等设置，进而间接调整测量档位，放大信号的幅度，改变采样频率，调整示波卡执行连续采集或者单次采集，并将采集到的信号以波形的形式显示在图形界面上。通过上述方式，可以使得信号的档位和信号放大等调整更加灵活，调整范围更广泛。而且采样频率也可以灵活调整。示波卡采集的信号也可以通过上位机进行实时显示。本专利技术还提供了一种基于PCI接口的通用示波系统，该系统包括：一台上位机和至少一个基于PCI接口的通用示波卡，即可以一机多卡。通用示波卡为如上文所介绍的示波卡；上位机包括与通用示波卡数量相同的卡槽；通用示波卡插入上位机的插槽中；且每一个通用示波卡包含一个对应的ID信息；上位机根据ID信息，向与ID信息对应的示波卡发送控制指令，以便与ID信息对应的示波卡响应控制指令，并将采集的数据以波形的形式显示在上位机上。本专利技术具有如下优点：系统中包括一台上位机和至少一个基于PCI接口的通用示波卡，可以实现一机多卡。也就是说，计算机可以同时选择一个通用示波卡执行工作，也可以选择多个通用示波卡同时执行工作。大大提升了工作效率。降低工作成本，同时还可以提升用户体验度。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于PCI接口的通用示波卡结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的FPGA内部工作流程示意图。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1本专利技术实施例1提供了一种基于PCI接口的通用示波卡结构示意图图。该通用示波卡插入到上位机的PCI卡槽中，具体如图1所示该通用示波卡可以包括：PCI接口电路、现场可编程门阵列FPGA、信号幅度控制装置、信号采集装置以及存储器。图1中“粗箭头”指向示意了信号流向，“细箭头”指向示意出了配置参数的流向。PCI接口电路建立FPGA和上位机之间的通信连接，FPGA分别和信号幅度控制装置、信号采集装置以及存储器电连接。FPGA用于通过PCI接口接收用户通过上位机传输的控制指令，控制指令用于指示FPGA控制信号幅度控制装置、信号采集装置以及存储器执行相应的操作；例如，信号幅度控制装置用于对输入信号幅度进行调整，获取调整后的信号；信号采集装置用于，对调整后的信号进行采集，获取采集的数据，并将数据发送至FPGA；FPGA用于当确定采集的数据满足预设的触发条件时，按照预设定的触发方式，将信号采集装置采集的信号存储至外部的存储器；当检测到上位机读取数据指令，从存储器中读取数据后，传送给上位机显示，其中预设的触发方式与预设的触发条件对应。在一个具体的例子中，PCI接口电路由PCI金手指，PCI9054芯片及配置EEPROM存储器组成。EEPROM可由多款芯片实现，如93CS56,等，PCI接口实现上位机和FPGA直接的快速数据通信。可选的，信号幅度控制装置具体包括：信号接口、档位选择器、压控放大器以及数字模拟转换器。其中，FPGA分别与档位选择器以及数字模拟转换器(Digitaltoanalogconverter，简称DAC)电连接；DAC与压控放大器电连接。信号接口与档位选择器连接；信号接口用于接收输入信号。FPGA用于发送档位量程参数至档位选择器，所述输入信号经过所述档位选择器档位选择后输出。和/或，FPGA用于发送对档位选择器输出的信号进行放大的放大倍数至DAC。所述DAC用于，将对所述档位选择器输出的信号进行放大的放大倍数转换为电压信号作用于所述压控放大器上；压控放大器用于，根据所述电压信号对所述档位选择器输出的信号进行放大。可选的，档位选择器包括：达林顿管、继电器和分压网络；所述达林顿管一端与所述FPGA电连接，另一端与所述继电器电连接；所述分压网络包括：低量程通道和高量程通道；所述达林顿管用于根据所述档位量程参数驱动继电器开关，以便切换所述分压网络中的低量程通道或者高量程通道。可选的，压控放大器具体包括：低噪声高速运算放大器和压控增益放大器；低噪声高速运算放大器用于对档位选择器输出的信号进行第一级放大；压控增益放大器，用于对经过低噪声高速运算放大器进行第一级放大后的信号进行第二级增益放大。可选的，信号采集装置包括：低失真差分放大器、滤波器、模拟数字转换器(Analogtodigitalconverter，简称ADC)以及缓冲器；低失真差分放大器用于将压控放大器进行放大后的信号转换为差分信号；滤波器用于对差分信号进行滤波；ADC用于将经过滤波后的差分信号转换为数字信号；缓冲器用于对数字信号进行缓冲后输入至FPGA。ADC具体用于：根据FPGA输出的采样时钟信号，对差分信号进行AD转换。以上，仅仅是从硬件的角度描述了通用示波卡中各功能部件的组成，及具体的连接关系。下文将对示波卡的工作原理做详细介绍，具体包括：用户首先通过上位机上的上位机软件中的人机交互界面，输入希望对输入信号进行调整的参数，例如输入信号的测量档位、幅度、采样频率、触发方式、记录方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PCI接口的通用示波卡，其特征在于，所述通用示波卡插入上位机的PCI卡槽中，所述通用示波卡包括：PCI接口电路、现场可编程门阵列FPGA、信号幅度控制装置、信号采集装置以及存储器；所述PCI接口电路建立所述FPGA和上位机之间的通信连接；所述FPGA分别和所述信号幅度控制装置、信号采集装置以及存储器电连接；所述FPGA用于通过所述PCI接口接收用户通过上位机传输的控制指令，所述控制指令用于指示所述FPGA控制所述信号幅度控制装置以及信号采集装置执行相应的操作；所述信号幅度控制装置用于对输入信号幅度进行调整，获取调整后的信号；所述信号采集装置用于，对所述调整后的信号进行采集，获取采集的数据，并将所述数据发送至所述FPGA；所述FPGA用于当确定采集的数据满足预设的触发条件时，按照预设定的触发方式，将信号采集装置采集的数据存储至外部的存储器；当检测到上位机读取数据指令，从所述存储器中读取所述数据后，传送给上位机并显示，其中所述预设的触发方式与所述预设的触发条件对应。

【技术特征摘要】
1.一种基于PCI接口的通用示波卡，其特征在于，所述通用示波卡插入上位机的PCI卡槽中，所述通用示波卡包括：PCI接口电路、现场可编程门阵列FPGA、信号幅度控制装置、信号采集装置以及存储器；所述PCI接口电路建立所述FPGA和上位机之间的通信连接；所述FPGA分别和所述信号幅度控制装置、信号采集装置以及存储器电连接；所述FPGA用于通过所述PCI接口接收用户通过上位机传输的控制指令，所述控制指令用于指示所述FPGA控制所述信号幅度控制装置以及信号采集装置执行相应的操作；所述信号幅度控制装置用于对输入信号幅度进行调整，获取调整后的信号；所述信号采集装置用于，对所述调整后的信号进行采集，获取采集的数据，并将所述数据发送至所述FPGA；所述FPGA用于当确定采集的数据满足预设的触发条件时，按照预设定的触发方式，将信号采集装置采集的数据存储至外部的存储器；当检测到上位机读取数据指令，从所述存储器中读取所述数据后，传送给上位机并显示，其中所述预设的触发方式与所述预设的触发条件对应。2.根据权利要求1所述的通用示波卡，其特征在于，信号幅度控制装置具体包括：信号接口、档位选择器、压控放大器以及数字模拟转换器DAC；所述FPGA分别与所述档位选择器以及所述DAC电连接；所述信号接口与所述档位选择器连接；所述DAC与所述压控放大器电连接；所述信号接口用于接收外部输入的输入信号；所述FPGA用于，发送档位选择参数至档位选择器；所述档位选择器用于，根据所述档位量程参数选择档位量程后，将所述信号接口输入的输入信号经过已选择的档位量程输出；和/或，FPGA用于发送对档位选择器输出的信号进行放大的放大倍数至DAC；所述DAC用于，将对所述档位选择器输出的信号进行放大的放大倍数转换为电压信号作用于所述压控放大器上；所述压控放大器用于，根据所述电压信号对所述档位选择器输出的信号进行放大。3.根据权利要求2所述的通用示波卡，其特征在于，所述压控放大器具体包括：低噪声高速运算放大器和压控增益放大器；所述低噪声高速运算放大器用于对所述档位选择器输出的信号进行第一级放大；所述压控增益放大器，用于对所述经过所述低噪声高速运算放大器进...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博，张云，
申请(专利权)人：北京数采精仪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11