在超高速数据采集方面，fpga（现场可编程门阵列）有着单片机和dsp所无法比拟的优势。fpga时钟频率高，内部时延小，目前器件的最高工作频率可达300mhz；硬件资源丰富，单片集成的可用门数达1000万门；全部控制逻辑由硬件资源完成，速度快，效率高；组成形式灵活，可以集成外围控制、译码和接口电路。

实时流盘一直是数据采集技术的最大瓶颈，它直接制约了采集存储设备的实时存储能力。为此，可考虑利用多个硬盘组成raid阵列（廉价冗余磁盘阵列）[1-2]。raid的初衷主要是为大型服务器提供高端的存储功能和冗余的数据安全。raiid把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能，提供冗余的技术。

1 总体方案

本文设计并实现了一种超高速的雷达信号采集存储系统，其工作原理框图如图1所示。

本系统采用服务器作为采集主控设备，利用多个硬盘组成磁盘阵列作为存储设备。从以前的使用情况看，在普通主板上集成raid控制器，采用ide硬盘组成raid0阵列情况下，硬盘阵列实测的读写速度可达40mb/s；在使用scsi硬盘和adaptec公司的raid卡情况下，实测速度可达70 mb/s；在使用sata硬盘和3ware公司的raid卡情况下，实测速度可达150 mb/s，且最新的sata硬盘容量大、价格便宜；若采用12个160gb的sata硬盘，则容量能达到惊人的1920gb。无论从还是从价格上，采用sata硬盘组成sata raid磁盘阵列都是一种比较理想的选择。

由于采用64位/66mhz接口的pci卡，其总线数据传输速率为普通32位/33 mb/s接口的pci卡的四倍，总速率可高达538 mb/s。此方案比较适合超高速雷达信号的实时采集与实时存盘，采用raid磁盘阵列后流盘速度得到了较大的提高，明显改善了数据传输与数据存盘之间速度不匹配这一瓶颈问题。

2 硬件设计

系统硬件总体设计考虑到系统的通用性、可扩展性以及数据传输、终端处理的需要，选用通过64位/66mhz的pic局部总线与主机（服务器）进行实时数据交换，有利于实现系统的模块化设计和集成，提高了数据的灵活处理能力。pci插卡实际硬件结构如图2所示。

fpga采用xilinx(赛灵思)公司的10万门fpga芯片xc2s100e，其配置芯片的xilinx公司的1mbits容量prom芯片xc18v01,以主动串行方式对fpga进行上电配置。ad、da分别为adi（模拟仪器）公司12位高速模数转换芯片ad9224与14位高速数模转换芯片ad9764。sram采用cypress semiconductor（塞普拉斯半导体）公司的256k×16bits sram芯片cy7c1041。

设计中利用fpga实现64位/mhz的pci接口逻辑，进行实时信号采集和传输控制。由于fpga具有层次化的存储器系统，其基本逻辑功能埠可以配置成16×1、16×2或32×1的同步ram，或16×1的双端口同步ram，因此可以在fpga内部配置高双口ram作为信号传输的数据缓冲器。同时，为了节省fpga的内部逻辑资源，在fpga外围配置了适当的sram用来存储数据。

3 软件设计

3.1 fpga程序设计

3.1.1 fpga内部功能模块分析

fpga内置多个功能部件，主要包括雷达信号采集控制模块与pci接口逻辑模块。fpga内部功能组成原理图如图3所示。