 

用户216659

文章：44 阅读：67083 评论：1 赞：117

 好友  私信个人主页

文章 44
原创 0
阅读 67083
评论 1
赞 117

原创 256通道同步连续采集存储系统

 2009-9-28 10:55  1184 2 2 分类: 测试测量

1 概述

256通道同步连续采集存储系统可以完成256通道信号同步采集、存储，采集后的数据通过板上FIFO实时持续传输到计算机内存，然后通过RAID控制器高速传输到磁盘阵列中。

信号连续采集存储系统，由高性能服务器，高分辨率多通道信号采集卡、高速稳定的SATAⅡ磁盘阵列及多通道同步连续采集存储控制软件组成。信号连续采集存储系统可对信号进行实时长时间连续采集存储，实现最大2.4TB数据量的存储和数据的统一管理。

2 系统主要功能及技术指标要求

（1）分辨率：16bit

（2）采样率：1 MS/s (128通道，8张M2i 4741-exp)

250KS/s (128通道，8张M2i 4721-exp)

（3）通道数：256通道

（4）持续采集存储时间：100分钟

（5）通道间同步精度：10微秒

3 组成及实现方式

3.1 系统组成及实现方式

256通道信号连续采集存储系统由高分辨率同步信号采集卡、实时存储磁盘阵列和连续采集控制存储管理软件三大部分组成。高分辨率多通道采集卡为8张M2i 4741-exp和8张M2i 4721-exp，每张卡具有16个同步采集通道，插于配备20个PCI Express槽位的采集扩展系统中，扩展系统通过PCI Express×8数据适配卡连接到带有磁盘阵列的控制主机，如图1所示。

磁盘阵列由ARECA 1220实时记录控制器和8个300GB SEAGATE SATA Ⅱ磁盘组成，存储容量为2.4TB。如图2所示。

图1 具有20个PCI Express槽位的采集扩展系统

图2 磁盘阵列

高分辨率、多通道连续采集和存储系统，一方面要求256通道同步进行信号采集，同时还要将采集的数据实时的存储到磁盘，实现数据的实时性、完整性和连续性，完成数据采集和数据存储工作。

我们选择具有PCI Express×1接口的M2i.4741-exp和M2i.4721-exp来完成长时间实时连续采集任务。基于PCI Express接口的采集卡在数据DMA过程中，所有16张采集卡共享PCI-e×8的数据传输总线，并通过STAR-HUB模块分发时钟和触发信号，实现16张卡共256通道的信号同步采集。如图3所示。其持续数据流速为1M×2×16×8＋0.25M×2×16×8=320MB/S。磁盘阵列的写入速度为650MB/S，数据可稳定高速地写入磁盘阵列，而不会发生数据丢失或中断。

图3 通过STAR HUB 模块实现多卡同步采集

3.2 信号采集卡的主要技术指标及分析

3.2.1 采集卡的主要技术指标

（1）采样率： 1MS/s

250KS/s

（2）分辨率： 16bit

（3）采样通道： 16通道

（4）总线传输速率： 140MB/s

（5）量程范围：±50mV ~±10V 共8档

（6）板载存储：256MB（标准）

（7）最高支持一个系统16张板卡同步采集

（8）兼容×1/×2/×4/×8 PCI-Express总线

（9）工作温度：0℃~50℃

3.3 系统配置主要指标及需求分析

3.3.1 系统的主要配置

（1）主板：SUPERMICRO X7DB8

（2） CPU： Dual－core Xeon E5405

（3）内存：4GB

（4）存储容量：2.4TB

（5） RAID 控制器：ARECA 1220

（6）磁盘阵列：SEAGATE SATAⅡ 300GB（8个）

（7）显示器：17寸液晶

3.3.2 系统的配置分析

（1）系统性能分析

为了高流量、高稳定的对多通道数据进行采集与存储，选用工业应用广泛的高性能超微服务器主板SUPERMICRO X7DB8，该主板支持双核、4核的CPU，支持2 PCI－Ex8、1 PCI－Ex4、2 PCI－X 133MHz、1 PCI－X 100MHz的总线模式，支持8G的内存，可以稳定实现256通道信号的采集数据连续存储。并保证系统的整体处理速度。

（2）存储容量分析

采集系统连续采集10分钟，需要320MB×60×10=192GB的存储空间，结合磁盘阵列中磁盘个数对写盘速度的影响，选用了8块SEAGATE SATA Ⅱ 300GB磁盘，存储容量共2.4T的磁盘阵列，可实现10次每次10分钟的高流量数据采集存储。

4 采集控制软件主要功能

基于VC开发的信号连续存储管理系统采集控制软件在实现连续采集存储时，系统采集控制软件完成对采集卡采集功能的配置，对采集过程中每个通道的采集模式及采集方式的设置，数据采集过程中采用FIFO DMA的模式，将数据不间断地通过内存存储到磁盘阵列中。连续存储管理系统采集控制软件结构如图4所示。

信号连续存储管理系统采集控制软件：由采集卡控制模块、显示模块、连续采集控制模块及回放查看模块组成

（1）信号连续采集系统采集控制设置模块实现对采集卡的控制：采集卡控制参数配置、单次采集、连续采集、连续存储等功能。

（2）信号显示模块实现采集信号的时域显示、幅度轴缩放、时间轴缩放、信号大小标定、信号色彩选择等。

（3）连续采集存储模块实现文件目录及大小的控制，并跟踪当前连续采集存储的进程及异常报告。

（4）回放查看模块实现静态文件数据浏览，包括文件路径、当前起始位置、数据长度及数据格式等。

<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />