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數據采集卡實現多卡同步的方法介紹

在許多數據采集應用場景中，例如，在大型振動測試中，需要同時采集多個測點的振動信號，這些信號之間可能存在相互關聯(lián)或需要同步分析。單個采集卡通道數無法滿足。

多卡同步可以將多塊采集卡協(xié)同起來，多塊數據采集卡之間實現精確的時間和數據同步，以便更準確地分析和理解復雜的系統(tǒng)行為，作為一個整體進行工作。

多卡同步的應用領域

航空航天、汽車測試、科學研究等，在測試和監(jiān)測過程中，產生大量的多通道信號，包括各種傳感器信號、控制信號的場景。

根據不同的通訊總線，實現方式主要有以下分類

PCI、PCIe 總線多卡同步

方法一：RTSI_10M 時鐘主從卡同步（推薦）

原理：

一塊主卡的10MHz板載時鐘信號作為基準源，經過緩沖后輸出給多塊從卡，作為其輸入時鐘源，這樣多卡的輸入時鐘源同頻同相位，配合外觸發(fā)實現精確同步。

步驟：

1.主卡參考時鐘選為板載10M，從卡參考時鐘選為RTSI_10M。

2.啟動所有卡的采集任務，卡處于等待觸發(fā)狀態(tài)，PFIx滿足觸發(fā)條件時，所有卡同時開始采集。

特點：

輸入時鐘源同頻同相位，無累積誤差。

方法二：主從卡時鐘級聯(lián)同步

原理：

參數設置：主卡輸出時鐘信號連接到從卡的時鐘輸入端，主卡負責輸出時鐘信號。

步驟：

1.將主卡的時鐘輸出信號連接到從卡的時鐘輸入端。

2.配置主卡為內時鐘模式，從卡為外時鐘源模式。

3.啟動所有從卡，再啟動主卡，從卡等待主卡時鐘信號開始采集。

特點：

此同步方式，主卡從卡存在微秒級的誤差。

方法三：共同外時鐘+共同外觸發(fā)同步

原理：

所有板卡使用同一個外部時鐘信號作為時鐘源，確保所有板卡的操作基于同一時鐘頻率。再將所有板卡從PFIx管腳接入同一個觸發(fā)信號，實現同步啟動采集。

步驟：

1.將外部時鐘信號連接到各板卡的時鐘輸入端

2.配置各板卡的觸發(fā)源為外部數字觸發(fā)。

3.啟動所有板卡，外部時鐘信號接入后，等待外部觸發(fā)信號，觸發(fā)信號滿足條件時所有板卡同時開始采集。

特點：

簡單易用，但外部時鐘、外觸發(fā)信號要求頻率穩(wěn)定無抖動。

PXI、PXIe 總線多卡同步

方法：機箱背板時鐘與觸發(fā)總線同步

原理：

PXI/PXIe 總線的機箱背板提供高精度的時鐘信號（如 PXI_CLK10、PXIe_CLK100）和觸發(fā)總線（如 PXI_TRIG<0..7>、PXI_STAR），通過共享這些背板資源實現同步。

步驟：

1.將主、從卡的時鐘源配置為背板（PXI_CLK10/PXIe_CLK100）。

2.配置同步觸發(fā)信號，主卡使用軟件觸發(fā)或外部觸發(fā)，從卡使用同步信號觸發(fā)。

3.先啟動所有從卡，再啟動主卡，從卡等待主卡啟動后開始采集。

特點：

背板時鐘信號精度高、穩(wěn)定性好，適合高精度同步需求。

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