PXI-5105流盘速度
硬件: Modular Instruments>>High-Speed Digitizers (Scopes)>>PXI-5105
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问题:
使用PXI-5105八个通道同时采样，要求采样率10MS/s，并把数据流盘，能否实现？
解答:
1．PXI-5105有八个独立的输入通道，每通道最大采样率为60MS/s，因此要求的10MS/s采样率是没有问题的。
2．流盘要考虑的因素主要有两点：硬盘读写速度和系统总线带宽。
对于4x HDD及以上，以及SSD硬盘，读写速度均在200MB/s以上，有些性能好的硬盘读写速度可以达到750MB/s。
PXI系统总线理论带宽为132MB/s，一般来说，使用PXI平台的流盘速度瓶颈在于PXI总线带宽。
3．PXI-5105为12 bit分辨率，每个采样点量化为12位，且不同于DMM，分辨率不可调。要正确表示数据，至少要用I16，而用I8则会出现数据丢失。因此每个点最少占用2个字节。
如果每个通道的采样率为10MS/s，这样每个通道的数据量为20MB/s，八个通道的数据量为160MB/s，由于PXI系统总线带宽的限制，会出现PXI-5105板卡数据堆积。一般来说，5105的板载内存分为几个型号，最大为512MB，因为数据采集速率很高，很快就会写满板载缓存。所以，这个要求是无法实现的。
4．上面是理论分析，做了一下验证。用到的硬件包括：
PXI-1042Q，PXI-5105，PXI-5421，PXI-8110（硬盘为M4-CT256M4SSD2 ATA Device）
1）首先测试PXI-5105的采样速率，标称值为最大支持60MS/s。PXI-5421产生的信号分两路接到PXI-5105的两个通道Channel 5和Channel 6上，直接用软前面板测试，显示测试正常。
当信号速率为1MHz时，采集到的波形正常显示；
当信号速率上升到10MHz时，60MS/s的采样率相对较低，采集到的波形失真。
因此，PXI-5105的60MS/s采样速率可以保证每个通道独立，能够满足八通道独立10MS/s要求。
2）接下来测试流盘速度，信号源频率设定为1MHz。
测试用到的流盘程序在附件中。数据存储为I16格式，采样率分别设置为20MS/s，30MS/s，33MS/s，40MS/s，并且不限制队列大小，设为-1。
由于每个数据点为2个字节，并且两个通道同时采集，因此对应上述四个采样率，数据量分别为80MB/s，120MB/s，132MB/s，160MB/s。其中132MB/s对应PXI总线理论带宽，160MB/s对应客户要求实现的速率。测试结果如下：
· 当采样率为20MS/s时，程序运行很长时间，不会出现报错，且流盘速度稳定。
· 当采样率为30MS/s时，程序一开始运行是正常的，流盘速度大概在115MB/s，基本符合理论值，但会有波动，波动范围约为±15MB/s。队列中不会残留数据，数据可以被及时读取并写入硬盘。
在程序运行一段时间以后，大概几十秒左右，由于流盘速度的波动，会有瞬时值超过132MB/s的PXI总线理论带宽，导致有数据在PXI-5105堆积，很快就会写满板载缓存。出现如下错误：
查看测试结果发现，流盘速度的趋势与正常运行情况下是一致的，大概在110MB/s。，这里用到的PXI-5105的板载缓存为256MB，正常采集下大概两秒钟就会存满，因此尖峰值的存在使得流盘速度跟不上采集速度，板卡报错。
· 当采样率为33MS/s时，对应数据量为132MB/s，测试结果如下：
运行运行大概两秒钟后，板卡报错，提示内存已满。也就是说，实际流盘过程中，是无法达到PXI总线理论带宽的，这个带宽是共享带宽，由整个机箱的所有槽位共享，而且由于流盘速度的波动，很快就会写满板载缓存。
· 针对八个通道独立10MS/s采样率要求，设定两个通道的采样率为40MS/s，对应数据量为160MB/s，测试结果如下：
启动程序后板卡很快就报错，因此，这个要求是无法实现的，需要采取其他的方案。
结论
经过验证，在PXI平台下，使用PXI-5105采集数据并流盘，所有通道60MS/s的累积采样率已经是极限值，而且流盘不稳定，要稳定流盘，建议将所有通道的累积采样率设定为50MS/s以下。
当然，不是说高速率的流盘就无法实现。在PXIe平台下，可以达到每槽GB/s级的带宽。在高速采集流盘的应用中，建议更新到PXIe平台，并选择系统带宽大的机箱。
相关链接: NI PXI-5105
附件:
ScopeStreaming.zip
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报告日期: 01/31/2013
最近更新: 01/31/2013
文档编号: 65UJQF0X