在之前接觸的設計中如果涉及要實現ADC采樣的話,往往會從精度和速率來考慮對性能的影響,一般來說精度是固定的或有一個最大精度設置,但是采樣速率的話,過快會造成采樣不準確,往往會對整個設計的性能造成限制,所以一直期望有這樣一個系統:可以實現高速ADC采樣并將數據遠端存儲也可以本地存儲,最關鍵的是采樣速率要快,存儲的速度要快,同時在設計開發是靈活度要高。而VadaTech最新推出的VT988恰好就是這樣一個系統原型。
VadaTech高速16通道數據采集系統VT988
VadaTech最新推出的高速數據采集系統支持16通道8bit的ADC模數轉換,其采樣數率高達3G每秒,最關鍵的是這個系統采用了之前沒有見過的獨特架構來實現。在這個系統中,巧妙地將一款Xilinx 的Kintex-7 FPGA和 一塊 Nvidia的Jetson TX2 SOM系統結合在一起,下面是這個系統的方框圖(剛好是上圖展開的內部結構圖):
VadaTech 高速16通道數據采集系統方框圖
從上面的方塊圖中可以明顯地看到,系統中的Kintex-7 485T FPGA通過一個接口連接到高速ADC轉換接口。這個系統十分適合用于實現靈活高速的I/O任務,同時可以實現數據的實時濾波處理和DDC低頻轉換,不過從方框圖中可以看出 一個問題,那就是我們采集的樣本數據都存儲到什么地方去了呢?在板卡上,FPGA芯片會同時連接到板卡上的兩個100GbE的SFP+ 接口處(或者經由一個板上的GbE選擇器選擇連接到四個GbE端口),從而實現樣本里data的搬移存儲,但是,盡管如此,如果ADC模塊全部全速運行的話,這些端口還是沒法滿足快速將如此多的ETH數據遷移運輸,所以說,對于data的存儲還是需要有本地存儲單元來支持,尤其是如果你的處理程序需要用到一些板卡上的數據時,本地存儲就比ETH獲取數據方便很多。
對于本地存儲的問題,其實Nvidia Jetson SOM板上系統本身就集成了8GB的 LPDDR4 SDRAM存儲單元在模塊上,系統中的Kintex-7 FPGA芯片可以通過TX2上的PCIe Gen 2X4的接口來訪存這個存儲單元,這確實是一個有點意思的系統架構。
VadaTech VT988 是一個1U,19英尺長的模塊,它的16路ADC通道可以通過自身的SMC連接器外接到外部,下面是這個系統的接口側面圖:
上面這個架構確實在小編之前接觸的板卡系統中沒有見過,其實這個系統總體來講是利用了FPGA的端口可配置性,在實現多通道ADC轉換的同時,可以連接到ETH接口,對采樣data進行遠端存儲,但是同時也可以利用TX2的loaca 存儲單元,實現data的本地存儲,這樣對于需要本地data的program就沒有了data路徑的限制,對于不需要local data的program可以將data存儲在外部,是一種比較有意思的設計,這也從另一個角度說明了基于FPGA的設計對于設計的靈活性支持真的十分重要。
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原文標題:一個新穎的系統架構: Kintex-7 FPGA + Nvidia TX2 = 16通道高速ADC數據采集系統
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