Nutzung der
Datenerfassungsmodi bei modularen Digitizern

Nutzung der Datenerfassungsmodi bei modularen Digitizern
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Beispiele einer modernen Digitizerfamilie, die spezielle Aufzeichnungsmodi einsetzt.
27.01.2015 | Modulare Digitizer bieten verschiedene Aufzeichnungsmöglichkeiten, die auf deren Hauptanwendung – die Aufzeichnung von Eingangsdaten auf mehreren Kanälen und deren schnelle Übermittlung an Analyserechner – zugeschnitten sind.

Sie bieten darüber hinaus mehrere Aufzeichnungsmodi für den effizienten Einsatz des On-board Speichers und der Verringerung der Totzeit zwischen den Aufzeichnungen. Dies gilt insbesondere für Signale, die mit einem geringen Auslastungsgrad in Anwendungen wie Echo-Ortung (Radar, Sonar, Lidar und Ultraschall) oder Transientenaufzeichnung (Time-of-Flight Massenspektronomie und anderen Stimulus-Response-Messverfahren) auftreten.

Grundlegende Aufzeichnungskonfigurationen

Typische modulare Digitizer bieten in der Regel zwei Betriebsmodi: Standardmodus, bei Oszilloskopen oft Realtime-Mode genannt, und FIFO-Modus, auch Streaming-Modus genannt. Der Standardmodus nutzt wie ein Oszilloskop den Aufzeichnungsspeicher als Ring-Speicher. Die Daten werden solange im Ring-Speicher des Digitizers aufgezeichnet, bis ein Trigger-Ereignis auftritt. Nach dem Trigger werden eine Anzahl von Post-Trigger-Werten aufgezeichnet. So werden sowohl Pre- als auch Post-Trigger-Werte in die aufgezeichneten Daten aufgenommen. Dieser Modus wird in erster Linie im Zusammenhang mit der Datenaufzeichnungssoftware des Digitizers verwendet, die zum Anzeigen, Protokollieren und Weiterverarbeiten der aufgezeichneten Signale genutzt wird und auch dazu dient, die Digitizereinstellungen zu verifizieren und eine vorbereitende Bearbeitung der Daten durchzuführen.

 

Der FIFO-Modus (First In – First Out) ist ein Streaming-Modus für den kontinuierlichen Datentransfer zwischen dem Digitizer und dem Host-Computer. Moderne Digitizer, wie der M4i.4451-x8 von Spectrum, verfügen über ein PCI Express x8 Gen 2-Interface mit Datentransferraten von bis zu 3,4 GB/s. Die Steuerung des Datenstroms erfolgt automatisch auf Interrupt-Anforderung durch den Treiber.

 

Der Hauptunterschied zwischen allen Standard- und allen FIFO-Modi ist die Beschränkung der Standardmodi auf den On-board Speicher. Die FIFO-Modi wurden für den kontinuierlichen Datentransfer über einen Bus zum PC-Speicher oder zur Festplatte entwickelt und können so deutlich länger laufen. Der komplette installierte Aufzeichnungsspeicher wird dabei als Zwischenspeicher verwendet und ermöglicht so eine zuverlässige Datenübertragung.

Multiple-Recording-Modi

Die Standard- und FIFO-Modi bieten jeweils drei Multiple-Recording-Modi (auch Segmented Memory Mode oder Sequence Mode genannt), die einen noch effizienteren Einsatz des Aufzeichnungsspeichers bei Messanwendungen mit geringem Auslastungsgrad ermöglichen. Anwendungen mit geringem Auslastungsgrad sind solche, bei denen wichtige Kurzzeit-Ereignisse auftreten, auf die lange Ruheintervalle folgen. Die Aufzeichnungsmethoden, die für diese Art von Signalen optimiert wurden, sind der Multiple-Recording-Modus (Segmentaufzeichnung), Gated Sampling (torsignalgesteuerte Aufzeichnung) und der ABA-Modus (doppelte Zeitbasis). Alle diese Modi segmentieren den Speicher und legen darin mehrere Aufzeichnungen ab. Der ABA-Modus reduziert die Abtastrate zwischen den Triggern, spart so Speicherplatz und zeigt trotzdem die Signalverläufe in der Totzeit zwischen den Trigger-Ereignissen an. Betrachten wir nun, wie diese einzelnen Aufzeichnungsmodi funktionieren. {AppNote Abbildung 2 fasst die Funktion des Digitizers in diesen Modi zusammen, hier habe ich die Bilder in den Text eingefügt}.

 

Der Multiple-Recording-Modus, Abbildung 2, ermöglicht die Aufzeichnung mehrerer Trigger-Ereignisse bei einer sehr kurzer Re-Arm Zeit. Der Aufzeichnungsspeicher wird in mehrere Segmente gleicher Grösse unterteilt. Bei jedem Trigger-Ereignis wird ein Segment gefüllt. Zwischen den Segmenten stoppt die Aufzeichnung. Der Benutzer kann Pre- und Post-Trigger Zeiträume innerhalb des Segments programmieren. Die Anzahl der aufgezeichneten Segmente wird nur durch den verwendeten Speicher begrenzt und ist im FIFO-Modus unbegrenzt. Signifikante Daten, die mit mehreren Triggern verknüpft sind, werden im Aufzeichnungsspeicher in den zusammenhängenden Segmenten gespeichert. Daten zur Totzeit zwischen den Ereignissen werden nicht aufgezeichnet.

 

Lesen Sie den ganzen Fachbericht in der angefügten "Application Note"...


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Rubriken: Messtechnik

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