實(shí)現(xiàn)高速ADC采樣與數(shù)據(jù)遠(yuǎn)端存儲(chǔ)、本地存儲(chǔ)解決方案

在之前接觸的設(shè)計(jì)中如果涉及要實(shí)現(xiàn)ADC采樣的話，往往會(huì)從精度和速率來考慮對(duì)性能的影響，一般來說精度是固定的或有一個(gè)最大精度設(shè)置，但是采樣速率的話，過快會(huì)造成采樣不準(zhǔn)確，往往會(huì)對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的性能造成限制，所以一直期望有這樣一個(gè)系統(tǒng)：可以實(shí)現(xiàn)高速ADC采樣并將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)端存儲(chǔ)也可以本地存儲(chǔ)，最關(guān)鍵的是采樣速率要快，存儲(chǔ)的速度要快，同時(shí)在設(shè)計(jì)開發(fā)是靈活度要高。而VadaTech最新推出的VT988恰好就是這樣一個(gè)系統(tǒng)原型。

VadaTech高速16通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)VT988

VadaTech最新推出的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)支持16通道8bit的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換，其采樣數(shù)率高達(dá)3G每秒，最關(guān)鍵的是這個(gè)系統(tǒng)采用了之前沒有見過的獨(dú)特架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)系統(tǒng)中，巧妙地將一款Xilinx 的Kintex-7 FPGA和 一塊 Nvidia的Jetson TX2 SOM系統(tǒng)結(jié)合在一起，下面是這個(gè)系統(tǒng)的方框圖（剛好是上圖展開的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖）：

VadaTech 高速16通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方框圖

從上面的方塊圖中可以明顯地看到，系統(tǒng)中的Kintex-7 485T FPGA通過一個(gè)接口連接到高速ADC轉(zhuǎn)換接口。這個(gè)系統(tǒng)十分適合用于實(shí)現(xiàn)靈活高速的I/O任務(wù)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)濾波處理和DDC低頻轉(zhuǎn)換，不過從方框圖中可以看出 一個(gè)問題，那就是我們采集的樣本數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)到什么地方去了呢？在板卡上，F(xiàn)PGA芯片會(huì)同時(shí)連接到板卡上的兩個(gè)100GbE的SFP+ 接口處（或者經(jīng)由一個(gè)板上的GbE選擇器選擇連接到四個(gè)GbE端口），從而實(shí)現(xiàn)樣本里data的搬移存儲(chǔ)，但是，盡管如此，如果ADC模塊全部全速運(yùn)行的話，這些端口還是沒法滿足快速將如此多的ETH數(shù)據(jù)遷移運(yùn)輸，所以說，對(duì)于data的存儲(chǔ)還是需要有本地存儲(chǔ)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(shù)據(jù)時(shí)，本地存儲(chǔ)就比ETH獲取數(shù)據(jù)方便很多。

對(duì)于本地存儲(chǔ)的問題，其實(shí)Nvidia Jetson SOM板上系統(tǒng)本身就集成了8GB的 LPDDR4 SDRAM存儲(chǔ)單元在模塊上，系統(tǒng)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(gè)存儲(chǔ)單元，這確實(shí)是一個(gè)有點(diǎn)意思的系統(tǒng)架構(gòu)。

VadaTech VT988 是一個(gè)1U，19英尺長(zhǎng)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(gè)系統(tǒng)的接口側(cè)面圖：

上面這個(gè)架構(gòu)確實(shí)在小編之前接觸的板卡系統(tǒng)中沒有見過，其實(shí)這個(gè)系統(tǒng)總體來講是利用了FPGA的端口可配置性，在實(shí)現(xiàn)多通道ADC轉(zhuǎn)換的同時(shí)，可以連接到ETH接口，對(duì)采樣data進(jìn)行遠(yuǎn)端存儲(chǔ)，但是同時(shí)也可以利用TX2的loaca 存儲(chǔ)單元，實(shí)現(xiàn)data的本地存儲(chǔ)，這樣對(duì)于需要本地data的program就沒有了data路徑的限制，對(duì)于不需要local data的program可以將data存儲(chǔ)在外部，是一種比較有意思的設(shè)計(jì)，這也從另一個(gè)角度說明了基于FPGA的設(shè)計(jì)對(duì)于設(shè)計(jì)的靈活性支持真的十分重要。