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數(shù)據(jù)采集卡實現(xiàn)多卡同步的方法介紹

在許多數(shù)據(jù)采集應(yīng)用場景中,例如,在大型振動測試中,需要同時采集多個測點的振動信號,這些信號之間可能存在相互關(guān)聯(lián)或需要同步分析。單個采集卡通道數(shù)無法滿足。

多卡同步可以將多塊采集卡協(xié)同起來,多塊數(shù)據(jù)采集卡之間實現(xiàn)精確的時間和數(shù)據(jù)同步,以便更準(zhǔn)確地分析和理解復(fù)雜的系統(tǒng)行為,作為一個整體進行工作。

多卡同步的應(yīng)用領(lǐng)域

航空航天、汽車測試、科學(xué)研究等,在測試和監(jiān)測過程中,產(chǎn)生大量的多通道信號,包括各種傳感器信號、控制信號的場景。

根據(jù)不同的通訊總線,實現(xiàn)方式主要有以下分類

PCI、PCIe 總線多卡同步

方法一:RTSI_10M 時鐘主從卡同步(推薦)

原理:

一塊主卡的10MHz板載時鐘信號作為基準(zhǔn)源,經(jīng)過緩沖后輸出給多塊從卡,作為其輸入時鐘源,這樣多卡的輸入時鐘源同頻同相位,配合外觸發(fā)實現(xiàn)精確同步。

步驟:

1.主卡參考時鐘選為板載10M,從卡參考時鐘選為RTSI_10M。

2.啟動所有卡的采集任務(wù),卡處于等待觸發(fā)狀態(tài),PFIx滿足觸發(fā)條件時,所有卡同時開始采集。

特點:

輸入時鐘源同頻同相位,無累積誤差。

方法二:主從卡時鐘級聯(lián)同步

原理:

參數(shù)設(shè)置:主卡輸出時鐘信號連接到從卡的時鐘輸入端,主卡負(fù)責(zé)輸出時鐘信號。

步驟:

1.將主卡的時鐘輸出信號連接到從卡的時鐘輸入端。

2.配置主卡為內(nèi)時鐘模式,從卡為外時鐘源模式。

3.啟動所有從卡,再啟動主卡,從卡等待主卡時鐘信號開始采集。

特點:

此同步方式,主卡從卡存在微秒級的誤差。


方法三:共同外時鐘+共同外觸發(fā)同步

原理:

所有板卡使用同一個外部時鐘信號作為時鐘源,確保所有板卡的操作基于同一時鐘頻率。再將所有板卡從PFIx管腳接入同一個觸發(fā)信號,實現(xiàn)同步啟動采集。

步驟:

1.將外部時鐘信號連接到各板卡的時鐘輸入端

2.配置各板卡的觸發(fā)源為外部數(shù)字觸發(fā)。

3.啟動所有板卡,外部時鐘信號接入后,等待外部觸發(fā)信號,觸發(fā)信號滿足條件時所有板卡同時開始采集。

特點:

簡單易用,但外部時鐘、外觸發(fā)信號要求頻率穩(wěn)定無抖動。


PXI、PXIe 總線多卡同步

方法:機箱背板時鐘與觸發(fā)總線同步

原理:

PXI/PXIe 總線的機箱背板提供高精度的時鐘信號(如 PXI_CLK10、PXIe_CLK100)和觸發(fā)總線(如 PXI_TRIG<0..7>、PXI_STAR),通過共享這些背板資源實現(xiàn)同步。

步驟:

1.將主、從卡的時鐘源配置為背板(PXI_CLK10/PXIe_CLK100)。

2.配置同步觸發(fā)信號,主卡使用軟件觸發(fā)或外部觸發(fā),從卡使用同步信號觸發(fā)。

3.先啟動所有從卡,再啟動主卡,從卡等待主卡啟動后開始采集。

特點:

背板時鐘信號精度高、穩(wěn)定性好,適合高精度同步需求。


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