本公開涉及信號處理，尤其涉及一種多通道信號采樣裝置及校準系統(tǒng)。

背景技術：

1、pxie（pci?express?extensions?for?instrumentation，面向儀器系統(tǒng)的pci擴展）測試系統(tǒng)由于其標準化、通用性、成熟度高，受到了大多數(shù)集成電路測試廠家的青睞。對于一套pxie多通道信號采樣裝置或系統(tǒng)，用戶可根據(jù)實際需求使用不同數(shù)量的pxie采集卡；但是，即使是使用相同型號的采集卡的pxie采樣系統(tǒng)，都會不可避免的存在延時，特別是在ghz的高速信號采集應用中，此延時會導致采集到的信號出現(xiàn)明顯錯位，一般要求此錯位不大于采集卡最大帶寬周期的五十分之一，即1ghz帶寬時錯位需小于20ps，帶寬更高要求更高，因此需要進行同步校準以提高信號的采樣精度。

2、目前針對pxie多通道信號采樣裝置的同步校準解決方案，大多是聚焦在硬件方向，例如有的使用專門設計的時鐘板，有的使用高精度的同步機，直接產(chǎn)生高精度同步的采樣時鐘和觸發(fā)信號，但存在成本和設計難度較高的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本公開提供了一種多通道信號采樣裝置及校準系統(tǒng)，能夠在保證同步校準精度的同時降低硬件成本和設計難度。

2、第一方面，通過一實施例提供如下的技術方案：

3、一種多通道信號采樣裝置，包括pxie機框以及設置在pxie機框中的至少兩塊采集卡，采集卡包括多個通道；多通道信號采樣裝置還包括同步程序組件，同步程序組件用于被執(zhí)行以實現(xiàn)：根據(jù)當前位于第一目標采集卡的觸發(fā)通道和預先存儲的同步校準基礎數(shù)據(jù)，確定每一塊采集卡中的每一個通道與觸發(fā)通道之間的延時數(shù)據(jù)，根據(jù)延時數(shù)據(jù)進行每一個通道與觸發(fā)通道之間的同步；同步校準基礎數(shù)據(jù)包括單板校準數(shù)據(jù)和跨板校準數(shù)據(jù)，單板校準數(shù)據(jù)包括每一塊采集卡中的每一個通道的觸發(fā)位置與本采集卡的參照通道的觸發(fā)位置之間的延時插值點數(shù)量，跨板校準數(shù)據(jù)包括每一塊采集卡的參照通道的觸發(fā)位置與第二目標采集卡的參照通道的觸發(fā)位置之間的延時插值點數(shù)量；每一個通道的觸發(fā)位置是在觸發(fā)信號的采樣數(shù)據(jù)中，插值點的值達到設定值時的位置，所述采樣數(shù)據(jù)中的相鄰兩個采樣點之間包括n個插值點，n≥2且為整數(shù)。

4、在一些實施例中，多通道信號采樣裝置還包括設置在pxie機框中的控制器，每一塊采集卡設有處理器，同步程序組件包括第一同步程序和第二同步程序；第一同步程序被控制器執(zhí)行以實現(xiàn)：響應于用戶指令，確定位于第一目標采集卡中的觸發(fā)通道，根據(jù)單板校準數(shù)據(jù)和跨板校準數(shù)據(jù)，計算每一塊采集卡中的每一個通道與觸發(fā)通道之間相差的第一插值點數(shù)量，并將第一插值點數(shù)量作為延時數(shù)據(jù)發(fā)送至對應采集卡的處理器；第二同步程序被處理器執(zhí)行以實現(xiàn)：根據(jù)延時數(shù)據(jù)進行本采集卡中的每一個通道與觸發(fā)通道之間的同步。

5、在一些實施例中，在第一目標采集卡為第p1采集卡，觸發(fā)通道為第p1采集卡的第q通道，第二目標采集卡為第p2采集卡，且所有采集卡的參照通道為本采集卡的第k通道時，第一同步程序被控制器執(zhí)行以實現(xiàn)：根據(jù)單板校準數(shù)據(jù)中的n_skewi_jk和n_skewp1_qk，以及跨板校準數(shù)據(jù)中的n_skewip2_k和n_skewp1p2_k，計算第i采集卡中的第j通道與觸發(fā)通道之間相差的第一插值點數(shù)量；其中，n_skewi_jk為第i采集卡的第j通道與第i采集卡的第k通道之間的延時插值點數(shù)量；n_skewp1_qk為第p1采集卡的第q通道與第p1采集卡的第k通道之間的延時插值點數(shù)量；n_skewip2_k為第i采集卡的第k通道與第p2采集卡的第k通道之間的延時插值點數(shù)量；n_skewp1p2_k為第p1采集卡的第k通道與第p2采集卡的第k通道之間的延時插值點數(shù)量；i、p1和p2為1至b中的任一整數(shù)，j、q和k為1至c中的任一整數(shù)，b為采集卡的數(shù)量，c為每一塊采集卡中的通道的數(shù)量，b≥2且為整數(shù)，c≥2且為整數(shù)。

6、在一些實施例中，第二同步程序被處理器執(zhí)行以實現(xiàn)：獲得觸發(fā)通道的觸發(fā)采樣點與觸發(fā)位置之間的間隔插值點數(shù)量k_inserttrig，根據(jù)第一插值點數(shù)量和k_inserttrig得到第二插值點數(shù)量，根據(jù)第二插值點數(shù)量進行本采集卡中的每一個通道與觸發(fā)通道之間的同步；其中，觸發(fā)采樣點是在觸發(fā)信號的采樣數(shù)據(jù)中，位于觸發(fā)位置之后的第一個采樣點。

7、在一些實施例中，第二同步程序被處理器執(zhí)行以實現(xiàn)：針對本采集卡中的每一個通道對應的每一幀采樣數(shù)據(jù)，根據(jù)第二插值點數(shù)量對采樣數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)起點進行平移，得到平移后的數(shù)據(jù)起點，根據(jù)平移后的數(shù)據(jù)起點發(fā)送目標采樣數(shù)據(jù)至控制器；其中，目標采樣數(shù)據(jù)包括從平移后的數(shù)據(jù)起點開始的l個插值點；或者，目標采樣數(shù)據(jù)包括從平移后的數(shù)據(jù)起點開始的l/m個抽取插值點，相鄰兩個抽取插值點之間間隔有m個插值點，l>m≥2且l、m均為整數(shù)。

8、第二方面，基于同一發(fā)明構思，通過一實施例提供如下技術方案：

9、一種多通道信號采樣的校準系統(tǒng)，包括多通道信號采樣裝置、信號分配電路、校準程序組件和同步程序組件；多通道信號采樣裝置包括pxie機框和采集卡，pxie機框上設有多個槽位，槽位用于插設采集卡，采集卡設有多個通道；校準系統(tǒng)具有多個規(guī)格，不同規(guī)格的校準系統(tǒng)具有不同的采集卡數(shù)量，或者采集卡數(shù)量相同但插設的槽位不同；對于任意一種規(guī)格的校準系統(tǒng)，信號分配電路連接采集卡，用于將觸發(fā)信號分配至采集卡的多個通道，得到多個通道對應的觸發(fā)信號的采樣數(shù)據(jù)，采樣數(shù)據(jù)包括多個采樣點；校準程序組件用于被執(zhí)行以實現(xiàn)：對采樣數(shù)據(jù)進行插值處理，在相鄰兩個采樣點之間插入n個插值點，根據(jù)插值點確定每個通道對應的觸發(fā)位置，并根據(jù)觸發(fā)位置確定同步校準基礎數(shù)據(jù)；n≥2且為整數(shù)，觸發(fā)位置為采樣數(shù)據(jù)中的插值點的值達到設定值時的位置；同步程序組件用于被執(zhí)行以實現(xiàn)：根據(jù)當前位于第一目標采集卡的觸發(fā)通道和同步校準基礎數(shù)據(jù)，確定每一塊采集卡中的每一個通道與觸發(fā)通道之間的延時數(shù)據(jù)，根據(jù)延時數(shù)據(jù)進行每一個通道與觸發(fā)通道之間的同步；同步校準基礎數(shù)據(jù)包括單板校準數(shù)據(jù)和跨板校準數(shù)據(jù)，單板校準數(shù)據(jù)包括每一塊采集卡中的每一個通道的觸發(fā)位置與本采集卡的參照通道的觸發(fā)位置之間的延時插值點數(shù)量，跨板校準數(shù)據(jù)包括每一塊采集卡的參照通道的觸發(fā)位置與第二目標采集卡的參照通道的觸發(fā)位置之間的延時插值點數(shù)量。

10、在一些實施例中，信號分配電路包括在每一塊采集卡上設置的第一功分器，采集卡還設有處理器和多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接一個通道的輸出端，多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接處理器；第一功分器的輸入端連接處理器，輸出端連接多個通道的輸入端；第一功分器用于通過處理器獲得一路觸發(fā)信號，并將觸發(fā)信號分配至本采集卡中的各個通道，以使處理器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器得到各個通道的第一采樣數(shù)據(jù)；校準程序組件用于被處理器執(zhí)行以實現(xiàn)：對第一采樣數(shù)據(jù)進行插值處理，根據(jù)插值點確定本采集卡中每個通道對應的觸發(fā)位置和觸發(fā)采樣點，并根據(jù)觸發(fā)位置和觸發(fā)采樣點確定單板校準數(shù)據(jù)；其中，觸發(fā)采樣點是在第一采樣數(shù)據(jù)中，位于觸發(fā)位置之后的第一個采樣點。

11、在一些實施例中，校準系統(tǒng)還包括設置在pxie機框中的控制器，校準程序組件用于被第i采集卡的處理器執(zhí)行以實現(xiàn)：獲取第i采集卡的第j通道的觸發(fā)采樣點在存儲空間中的序號n_posi_j和觸發(fā)采樣點與觸發(fā)位置之間的間隔插值點數(shù)量k_inserti_j，以及第i采集卡的第k通道的觸發(fā)采樣點在存儲空間中的序號n_posi_k和觸發(fā)采樣點與觸發(fā)位置之間的間隔插值點數(shù)量k_inserti_k；根據(jù)n、n_posi_j、k_inserti_j、n_posi_k和k_inserti_k，確定第i采集卡的第j通道與第i采集卡的第k通道之間的延時插值點數(shù)量n_skewi_jk并將n_skewi_jk作為單板校準數(shù)據(jù)發(fā)送至控制器；其中，第k通道為參照通道；i為1至b中的任一整數(shù)，j依次取1至c之間的整數(shù)，k為1至c中的任一整數(shù)，b為采集卡的數(shù)量，c為每一塊采集卡中的通道的數(shù)量，b≥2且為整數(shù)，c≥2且為整數(shù)。

12、在一些實施例中，采集卡設有處理器、多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器和多個通道，一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接一個通道的輸出端，多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接處理器；信號分配電路包括第二功分器，第二功分器的輸出端連接主采集卡的參照通道和第一從采集卡的參照通道，輸入端連接主采集卡，主采集卡為第二目標采集卡；第二功分器用于通過主采集卡獲得一路觸發(fā)信號，并將觸發(fā)信號分配至第一從采集卡的參照通道和主采集卡的參照通道，以得到主采集卡的參照通道的第二采樣數(shù)據(jù)，以及第一從采集卡的參照通道的第三采樣數(shù)據(jù)；校準程序組件用于被執(zhí)行以實現(xiàn)：對第二采樣數(shù)據(jù)進行插值處理，根據(jù)插值點確定主采集卡的參照通道的觸發(fā)位置和觸發(fā)采樣點；對第三采樣數(shù)據(jù)進行插值處理，根據(jù)插值點確定第一從采集卡的參照通道的觸發(fā)位置和觸發(fā)采樣點；根據(jù)主采集卡的參照通道的觸發(fā)位置和觸發(fā)采樣點以及第一從采集卡的參照通道的觸發(fā)位置和觸發(fā)采樣點，確定第一從采集卡與主采集卡之間的跨板校準數(shù)據(jù)；其中，觸發(fā)采樣點是在第二采樣數(shù)據(jù)或第三采樣數(shù)據(jù)中，位于觸發(fā)位置之后的第一個采樣點。

13、在一些實施例中，校準系統(tǒng)還包括設置在pxie機框中的控制器；校準程序組件包括第一校準程序和第二校準程序；在所有采集卡的參照通道為第k通道，第一從采集卡為第i采集卡，主采集卡為第p2采集卡時，第一校準程序用于被第i采集卡的處理器執(zhí)行以實現(xiàn)：獲取第i采集卡的第k通道的觸發(fā)采樣點在存儲空間中的序號n_posi_k以及觸發(fā)采樣點與觸發(fā)位置之間的間隔插值點數(shù)量k_inserti_k，并將n_posi_k和k_inserti_k發(fā)送至控制器；第一校準程序用于被第p2采集卡的處理器執(zhí)行以實現(xiàn)：獲取第p2采集卡的第k通道的觸發(fā)采樣點在存儲空間中的序號n_posp2_k、觸發(fā)采樣點與觸發(fā)位置之間的間隔插值點數(shù)量k_insertp2_k，并將n_posp2_k和k_insertp2_k發(fā)送至控制器；第二校準程序用于被控制器執(zhí)行以實現(xiàn)：獲取第i采集卡的第k通道的起始采樣點與第p2采集卡的第k通道的起始采樣點在時域上的間隔采樣周期n_diff，根據(jù)n、n_diff、n_posi_k、k_inserti_k、n_posp2_k、k_insertp2_k，計算第i采集卡的第k通道與第p2采集卡的第k通道之間的延時插值點數(shù)量n_skewip2_k并將n_skewip2_k作為跨板校準數(shù)據(jù)；其中，i、p2為1至b中的任一整數(shù)，k為1至c中的任一整數(shù)，b為采集卡的數(shù)量，c為每一塊采集卡中的通道的數(shù)量，b≥2且為整數(shù)，c≥2且為整數(shù)。

14、根據(jù)上述實施例中的一個技術方案，具有以下有益效果或者優(yōu)點：

15、本公開提供了一種多通道信號采樣裝置，能夠在每次修改觸發(fā)源后，根據(jù)當前的觸發(fā)通道，通過執(zhí)行同步程序組件，使用根據(jù)預先存儲或預先準備好的同步校準基礎數(shù)據(jù)，計算出每一塊采集卡中的每一個通道相對于觸發(fā)通道的延時數(shù)據(jù)，根據(jù)該延時數(shù)據(jù)進行每一個通道與觸發(fā)通道之間的同步校準；該同步校準基礎數(shù)據(jù)包括單板校準數(shù)據(jù)和跨板校準數(shù)據(jù)，單板校準數(shù)據(jù)是一塊采集板中的每一個通道的觸發(fā)采樣點相對于本采集卡參照通道的觸發(fā)采樣點的插值點數(shù)量；跨板校準數(shù)據(jù)是其它采集板中的參照通道的觸發(fā)采樣點相對于第二目標采集卡中的參照通道的觸發(fā)采樣點的插值點數(shù)量；之所以使用觸發(fā)信號作為參考對象，是因為其觸發(fā)位置更容易被定位，再結(jié)合數(shù)據(jù)插值的方法，在采樣數(shù)據(jù)中的相鄰兩個采樣點之間形成n個插值點，通過這些插值點可以更精確的找到觸發(fā)信號正確的觸發(fā)位置，從而提高了根據(jù)觸發(fā)位置確定的同步校準基礎數(shù)據(jù)的精度，進而提高了通道間的延時數(shù)據(jù)的確定精度，使采樣裝置的觸發(fā)同步分辨率和精度顯著提升；同時，本公開通過數(shù)據(jù)插值和預先存儲同步校準基礎數(shù)據(jù)的方案，將采集卡觸發(fā)同步校準問題從硬件領域轉(zhuǎn)移到數(shù)字信號處理領域，無需使用高精度的同步器件，如時鐘板或同步機，實現(xiàn)了在保證同步校準精度的同時降低了硬件成本和設計難度。

16、上述說明僅是本公開技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本公開的技術手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本公開的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本公開的具體實施方式。