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数据采集系统的重要技术指标包括数据转换速率和记录容量

来源：www.xakltec.com 发布时间：2023年06月13日

数据采集系统的重要技术指标包括数据转换速率和记录容量。在低速数据采集系统中，单片机直接控制A/D转换器，数据采集一般要经过启动A/D转换、读取A/D转换值、将数据存入存储器、修改存储器地址指针、判断数据采集是否完成等过程。由于数据采集的功能主要通过软件来实现，因此，其采样速率一般在1MHz以下。在高速数据采集系统中，单片机不再承担A/D转换的控制、数据的读出与存储工作，这些操作由专门的高速数字电路完成。通过高速数字电路，实现A/D转换的数据和存储器之间的直接传输。
高速数据采集系统已在雷达、声纳、软件无线电、瞬态信号测试等领域得到广泛应用。它的关键技术是高速ADC技术、数据存储与传输技术和抗干扰技术。
系统组成
高速数据采集系统一般分为数据采集和数据处理两部分。在数据采集时，必须以很高的速度采集数据。在数据处理时并不需要与数据采集同样高的速率进行。因此，高速数据采集需要有一个数据缓存单元，先将采集的数据有效的存储，然后根据系统需要进行数据处理。高速数据采集系统通常由单片机、高速缓存、高速A/D转换器组成。
单片机
单片机，也称单片微型计算机。它是把ZY处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/O）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。
高速缓存是关键部件，其构成方案有三种：
（1）高速SRAM切换方式。高速SRAM只有一套数据、地址和控制总线，可通过三态缓冲门分别接到A/D转换器和DSP上。当A/D采样时，SRAM由三态门切换到A/D转换器一侧，以使采样数据写入其中。当A/D采样结束后，SRAM再由三态门切换到DSP一侧以便DSP进行读写。这种方式的优点是SRAM可随机存取，同时较大容量的高速SRAM容易得到且价格适中，缺点是切换控制电路比较复杂，且只能由A/D转换器和DSP分时读写。
（2）前面先出（FIFO）方式。 FIFO存储器就象数据管道一样，数据从管道的一头流入、从另一头流出，前面入的数据先流出。FIFO具有两套数据线而无地址线，可在其一端写操作而在另一端读操作，数据在其中顺序移动，因而能够达到很高的传输速度和效率，且由于省去了地址线而有利于PCB板布线。缺点是只能顺序读写数据，因而显得比较呆板，而且大容量的高速FIFO非常昂贵；
（3）双口RAM。双口RAM具有两套独立的数据、地址和控制总线，因而可从两个端口同时读写而互不干扰，并可将采样数据从一个端口写入而由DSP从另一个端口读出。双口RAM也能达到很高的传输速度，并且具有随机存取的优点，缺点是大容量的高速双口RAM很难得且价格昂贵。
高速A/D转换器
高速A/D转换器常采用并行A/D转换器或并/串行A/D转换器，由电阻分压器、比较器、缓冲寄存器和编码器组成。
基本功能
一般来说，高速采集系统的任务是采集各种类型传感器输出的模拟信号并转换成数字信号后输入计算机处理，得到特定的数据结果。同时将计算得到波形和数值进行显示，对各种物理量状态监控。
基本原理

是基于DSP的数据采集系统，一般包括：AD模数转换芯片、SDRAM动态数据存储元件、Flash静态数据存储元件、HPI主机接口、USB接口、PCI接口等。典型的数字信号处理过程。输入信号可以是语音信号、调制后的电话信号、编码的数字信号、压缩的图像信号，也可以是各种传感器输?出的信号。如果输人信号的幅度较小或者过大，一般都需要经过放大器单元将输入信号幅度放大或者缩小后，送到AD进行模数转换；如果输入信号带有较大的噪声，一般需要经过一个硬件的模拟滤波单元，将信号滤波整形后，送到AD进行模数转换。AD能将模拟信号变换成数字信号，但必须满足奈奎斯特采样定理，也就是为了保证不丢失信息的所有信息，采样频率必须高于输入信号很高频率的2倍，一般为5倍以上。AD变换后得到的数字信号输人到DSP芯片；再由DSP芯片对该数字信号进行各种数字信号算法的处理。

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