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Spectrum仪器数字化仪可以10GS/s采样速度传输无限数据流

—— COTS解决方案可存储6小时以上的数据,并可持续进行信号处理
作者: 时间:2023-10-07 来源:电子产品世界 收藏

仪器公司为旗下M5i.33xx系列旗舰产品增加全新流模式,这为行业的数据采集树立了新标杆。流模式能够使这些超快的ADC卡以的最大采样率采集、流式传输和分析数据。新功能使数字化仪与COTS(商用现成品或技术)电脑技术完美融合,例如用于进行无限信号处理的GPU,以及为SSD阵列创建可持续记录数小时的流系统。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202310/451182.htm

M5i.33xx系列数字化仪包含七个不同的型号,它们的采样速度在3.2GS/s至之间,垂直分辨率可达12位,并且带宽在1GHz至4.7GHz之间。该系列产品的共性在于都使用了16通道的Gen3 PCIe总线,能够以12.8 GB/s的速率进行数据传输。这种卓越的传输速度能够在单通道以6.4GS/s的速率或在双通道以3.2GS/s的速率直接将数据以流式传输至PC而不会造成任何信息丢失。如果用户需要更快的采样率,仪器还提供了一个特殊的8位传输模式,用以在单通道以的速率或在双通道以5GS/s的速率传输获取的数据。

仪器M5i.33xx系列数字化仪能够以10GS/s采样速度获取数据,并不间断地将其传输至GPU进行分析或SSD阵列进行存储。进行流传输的PC是由COTS部件组成

将数据发送至GPU进行连续的信号处理

对于需要进行流和密集信号处理的情况,M5i.33xx系列数字化仪采用了SCAPP (Spectrum CUDA Access for Parallel Processing)。SCAPP软件包使用了一个RDMA,将采集到的数据直接传输至现成的GPU,这一切都是基于Nvidia的CUDA标准。最终,用户就可以利用GPU的多个处理核(10000余个)以及大内存(高达48GB)进行即时的并行处理。

SCAPP包含一套在数字化仪和GPU卡之间建立交互的例行程序,以及一套CUDA并行处理示例。这些示例为数字下变频(DDC)、滤波、信号平均、数据多路解复用、数据转换或快速傅里叶变换(FFTs)等强大的处理功能提供了更为简便的构建模块。所有的SCAPP软件都是基于C/ C++和Python语言,即使只具备普通的编程能力也能轻松驾驭产品并实现定制化。

例如,对于需要进行连续频谱分析的应用,可以在10GS/s的采样速度下获取时域数据,并直接通过流式传输至GPU,最终不间断地转换至频域。如果一个系统由一个M5i.33xx系列数字化仪(切换至全新8位模式)、SCAPP、一个价格适中的GPU、一个使用多路复用的转换流程、窗口、FFT和1M大小的FFT模块构成,它将保持永恒的运作。在10GS/s的采样率下,这种FFT将覆盖从直流到5GHz的频率范围,其分辨率也将达到10kHz。FFT模块越大分辨率也越好。

用于采集后分析的流数据到RAID存储

Spectrum仪器还提供基于Supermicro服务器的流媒体和数据存储系统,并配备了一个AMD EPYC处理器,以及使用U.2 SSD的RAID存储。凭借高达240TB的存储空间,这些COTS系统能够在最高10GS/s的采样率下记录6小时以上的数据。最重要的使,获得的数据完美无瑕,没有任何空白或遗漏的信息。数据储存后就可以进行检查、分区和处理。该系统以前所未有的速度和超宽的频率范围提供了独特的数据记录能力。

带有COTS组件的PC系统

Spectrum仪器首席技术官Oliver Rovini表示:“一直以来,我们都在为具有挑战性的信号采集和分析类应用寻找具有成本效益的解决方案。将我们的数字化仪产品直接与标准的PC组件连接,例如GPU、基于RAID的SSD存储系统,我们的客户将在PC世界迈向新的辉煌。GPU为处理密集型情况提供了一个很好的解决方案,比如成像、通信、天文学、光谱和航空航天等应用,而存储系统则为需要长时间监测信号的用户提供了一个独特的工具,比如涉及质量控制、制图或监控的用户。”

软件

为了方便新产品更好地集成到大多数的测试系统中,数字化仪可以使用C、C++、C#、Delphi、VB. NET、J#、 Python、Julia、Java、LabVIEW和MATLAB等主流编程语言。SDK中包含各种编程示例以及在Windows或LINUX操作系统上运行所需的驱动程序库。如需整体解决方案,Spectrum仪器还提供了自主研发的测试软件SBench 6 Professional,该软件能够实现对卡片的完全控制,并具备显示、分析、存储和文档功能。SBench 6通常用于处理庞大的数据文件,并提供许多处理工具,其中包括允许使用自定义计算函数的插件接口,以及各种导入和导出过滤器。

M5i.33xx系列数字化仪与流系统现已上市。每款M5i系列数字化仪卡均配备全新8位传输模式。

关于Spectrum仪器

Spectrum仪器成立于1989年,迄今为止设计和研发了多款模块化数字化仪及发生器产品,其中包括PC卡(PCIe和PXIe)以及独立以太网设备(LXI)。在过去30年间,Spectrum获得了业界的广泛认可,旗下产品也被用于行业领军企业及一流大学的众多产品和科研项目中。Spectrum仪器总部位于德国汉堡附近的格罗斯汉斯多尔夫,凭借卓越的技术能力和优质的客户服务享誉全球。



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