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Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP Reading LVDS data for signal processing


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von Kurt R. (koertner)


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Hallo,

ich möchte eine Schaltung aufbauen, in der ein ADC von Comport Data 
eingesetzt werden soll: 
https://www.comport-data.com/wp-content/uploads/2016/03/CDI64500_datasheet.pdf
Was mir Bauchschmerzen bereitet, ist die Auswertung der Ausgangsdaten 
des ADC. Vom Hersteller ist zur Signalübertragung ein LVDS Interface mit 
<30 MHz Taktung vorgesehen. Bis jetzt habe ich keinen µC gefunden, der 
mit dem LVDS output klar kommen könnte. Hat jemand eine Idee, ob das 
ganze von einem Raspberry PI bewerkstelligt werden kann?
Auf ein FPGA würde ich gerne aus Kosten- und Programmieraufwand-Gründen 
verzichten...

Vielen Dank

von fchk (Gast)


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Ein PI ist so ziemlich das ungeeignetste, was Du nehmen kannst. Die 
Peripherie ist einfach mager.

Das geeignetste währe in der Tat eine FPGA-Plattform, z.B. mit Zynq oder 
Cyclone 10 SOC.

fchk

von Markus W. (elektrowagi78) Benutzerseite


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fchk schrieb:
> Das geeignetste währe in der Tat eine FPGA-Plattform, z.B. mit Zynq oder
> Cyclone 10 SOC.

Wenn er mit MATLAB entwickeln- , einige LVDS-Receiver-Cores 
instanziieren und diese per Zynq oder NIOS konfigurieren und in Echtzeit 
monitoren will, dann sind solche FPGA-Kavenzmänner sicher angebracht.

Wenn er aber nur LVDS annehmen und in einen parallelen Datenstrom 
übersetzen will, reicht ein 9,- Euro FPGA mit einer 
Seriel-Parallel-Wandlung und anschließendem Speicher (aka 
Schieberegister mit Latch). Davon kriegt man Dutzende in einem FPGA 
unter. Programmieraufwand 30min.

FPGAs sind die besten ÜBersetzer zwischen Quellen und Senken mit stark 
unterschiedlichen Taktfrequenzen (in beide Richtungen).

Beitrag "BRAMs packen (lassen) - wie konfigurieren / instaziieren?"

: Bearbeitet durch User
von Fitzebutze (Gast)


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Wo sollen die Daten hin? Was ist der Durchsatz?
Die ZynQ-Lösung ist dann gut, wenn man Daten per UDP und dem 
Linux-Overhead verschippern will, vorausgesetzt, man hat den passenden 
Kerneltreiber.
Hat man ihn nicht, zieht man besser ein Interface in ein bare-metal 
Referenzdesign ein. Da gibt es fertige Setups mit UDP/IP-Stack und 
Eingangs-Datenport.
Oder nimmt eine USB-Lösung auf Basis Cypress FX2/FX3.

von Kurt R. (koertner)


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Vielen Dank für eure schnellen Antworten! Da ich gar keine Erfahrung mit 
FPGAs habe: was wäre denn ein einfach programmierbarer und günstiger 
FPGA, der LVDS annehmen kann und die Daten dann z.B. als I2C oder Uart 
wieder rausgibt?

Danke für eure Hilfe

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Kurt R. schrieb:
> Da ich gar keine Erfahrung mit
> FPGAs habe: was wäre denn ein einfach programmierbarer und günstiger
> FPGA, der LVDS annehmen kann und die Daten dann z.B. als I2C oder Uart
> wieder rausgibt?

Hm - kanns sein, dass du nicht nur keine Erfahrungen mit FPGAs hast, 
sondern auch keine Erfahrungen mit dem Durchsatz verschiedener 
Interfaces?
Irgendwie passt das alles nicht zusammen. Erst so ein Dickschiff als ADC 
und dann spaeter auf I2C oder UART? Was brauchst du denn tatsaechlich an 
Kanaelen, Aufloesung und Abtastraten. Und jetzt "in echt", nicht 
geprahlt.

Gruss
WK

von Kurt R. (koertner)


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Am Ende sollen die Daten auf einem PC zur Visualisierung landen. 
Zwischen FPGA und PC muss sowieso noch ein microcontroller geschaltet 
sein(oder?). Ich probier daher gerade herauszufinden, ob der PSoc 5 mit 
seinem hardware implementieren Schieberegister in der Lage ist, den LVDS 
Datenstrom zu verarbeiten.
Zum Datendurchsatz: der CDI64500 ist ein 18bit ADC, dessen system clock 
nicht unter 30 MHz arbeitet. Von den 64 möglichen Eingängen werde ich 
maximal fünf nutzen.

Vielen Dank für eure Antworten
PS: Ich bin relativ neu in der ganzen Thematik, verzeiht mir also dumme 
Kommentare / Ideen ^^

von Kurt R. (koertner)


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Der ADC ist für meine Anwendung interessant, weil er mit sehr kleinen 
Kapazitäten am analogen Frontend arbeit und dadurch eine hohe 
Verstärkung ermöglicht. Ich möchte sehr kleine Ströme (im Picoampere 
Bereich) von Pyroelementen mit dem ADC verarbeiten.

Und du hast recht "Dergute W.": ich habe bislang nur ein bisschen 
Erfahrung mit I2C und Uart Schnittstellen. Deswegen bin ich leider auch 
mit dem lvds output ein bisschen überfordert.
Danke für eure Hilfe.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Kurt R. schrieb:
> Am Ende sollen die Daten auf einem PC zur Visualisierung landen.
> Zwischen FPGA und PC muss sowieso noch ein microcontroller geschaltet
> sein(oder?).

Nicht unbedingt. Es waere denkbar, die Daten direkt vom ADC in einem 
FPGA direkt in RTP/UDP Pakete zu verpacken und die dann ueber 100MBit 
Ethernet an den PC zu verschicken. Das ginge unter 
Bequemlichkeitsabstrichen (IP/MAC Adresse/Port ist alles fest im 
FPGA-Bitstream einprogrammiert, etc.) ohne CPU. Das wuerde 
wahrscheinlich mit dem kleinsten Spartan6 (und externem Ethernet-PHY) 
schon hinhauen.
Aber die Frage ist ja auch, ob's fuer dich machbar ist.

Kurt R. schrieb:
> PS: Ich bin relativ neu in der ganzen Thematik, verzeiht mir also dumme
> Kommentare / Ideen ^^

Kein Ding. Es macht halt stutzig, weils fuer mich so aussieht, als ob 
der ADC-Typ eher nicht so zum Rest passst.

Gruss
WK

von liggi (Gast)


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Moin Kurt,

das ist ein sehr interessanter Chip. Wenn ich fragen darf, wie ist die 
Verfügbarkeit und der ungefähre Kostenrahmen?

Viele Grüße,
liggi

von Kurt R. (koertner)


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liggi schrieb:
> Moin Kurt,
>
> das ist ein sehr interessanter Chip. Wenn ich fragen darf, wie ist die
> Verfügbarkeit und der ungefähre Kostenrahmen?
>
> Viele Grüße,
> liggi

Hey liggi,

comportdata hat mir freundlicherweise (auch sehr schnell) zwei Chips für 
erste Tests frei zur Verfügung gestellt. Mit evaluation board kostet der 
Chip 500 US$. Deswegen möchte ich auch gerne eine eigene Platine mit der 
ganzen benötigten Peripherie erstellen.

von Marten Morten (Gast)


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Kurt R. schrieb:
> ich möchte eine Schaltung aufbauen, in der ein ADC von Comport Data
> eingesetzt werden soll:
> https://www.comport-data.com/wp-content/uploads/2016/03/CDI64500_datasheet.pdf

Respekt. Ein 64 Kanäle, 18 Bit ADC für Anwendungen im Bereichen wie 
Computertomographie.

Bevor ich, nach meditativen Übungen, auch nur eine Sekunde Zeit in einen 
Systementwurf stecken würde, würde ich erst einmal evaluieren ob es 
jemanden gibt, der mir / meinem Arbeitgeber, welche verkaufen würde. Und 
zu welchem Preis? Größer oder kleiner als der Preis eines Kleinwagens?

> Hat jemand eine Idee, ob das
> ganze von einem Raspberry PI bewerkstelligt werden kann?

Das passt systemtechnisch jetzt gar nicht zusammen. Eigentlich müsste 
man mit dem FAE des Herstellers reden wie die sich ein Gesamtsystem 
vorstellen oder was deren Kunden normalerweise machen. Vom Gefühl her 
würde ich sagen die Idee ist die Daten gehen direkt, nicht durch eine 
CPU und schon gar durch einen μC, in ein Acquisition-Memory. Vielleicht 
sogar Dualport-Memory, bei dem auf der anderen Seite die Rohdaten 
gelesen und weiter verarbeitet werden.

> Auf ein FPGA würde ich gerne aus Kosten- und Programmieraufwand-Gründen
> verzichten...

Ich glaube, beim Preis für den ADC wird das nicht mehr ins Gewicht 
fallen.

von Fitzebutze (Gast)


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Dergute W. schrieb:
> Nicht unbedingt. Es waere denkbar, die Daten direkt vom ADC in einem
> FPGA direkt in RTP/UDP Pakete zu verpacken und die dann ueber 100MBit
> Ethernet an den PC zu verschicken. Das ginge unter
> Bequemlichkeitsabstrichen (IP/MAC Adresse/Port ist alles fest im
> FPGA-Bitstream einprogrammiert, etc.) ohne CPU. Das wuerde
> wahrscheinlich mit dem kleinsten Spartan6 (und externem Ethernet-PHY)
> schon hinhauen.

Nicht nur wahrscheinlich, das haut hin, optimalerweise mit CPU. Den 
ARP/UDP-Stack in hart zu codieren kann ich nicht empfehlen.
Mit DMA kriegt man die Bandbreite bis 10MByte/s gut ausgereizt.
Wenns nicht reicht, muss man halt komprimieren, wie z.B. mit DPCM.
Dann reicht allerdings der kleinste Spartan6 kaum noch aus, da geht
man dann besser auf USB, hat dann halt wieder eher Software-Aufwand und 
Treiber-Murks an der Backe.

Der TO müsste halt mal einige Details über die Bandbreite loswerden, 
damit man ihm die entsprechenden Tips zum richtigen System liefern kann.

von Gandalf (Gast)


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Kurt R. schrieb:
> Zum Datendurchsatz: der CDI64500 ist ein 18bit ADC, dessen system clock
> nicht unter 30 MHz arbeitet. Von den 64 möglichen Eingängen werde ich
> maximal fünf nutzen.

Du solltest dir zu aller erst über die Nettorate klarwerden, die es 
hinten zu verarbeiten gilt.

von Kurt R. (koertner)


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Danke für die vielen Hinweise! Ich werde es mir einfach machen, und 
einfach den Chip mit Evalution Board kaufen. Bei meinem Nichtwissen 
erscheint mir das als beste Lösung.

Beitrag #6060374 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #6060394 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Gustl B. (gustl_b)


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Schonmal das Datenblatt gelesen? Die Systemclock ist nicht die 
Sampleclock. Die Framerate beträgt laut Datenblatt bei 18 Bits 2,32 kHz.
Das macht je Kanal also 2320*18 Bits/s. Für alle 64 Kanäle sind das dann 
2320*18*64 Bits/s = 2,61 MBits/s. Das passt locker durch einen UART wie 
den FT232H mit 12 MBaud.
Aber: Während der Übertragung von den jeweils 18 Bits ist die Datenrate 
höher. Ein großer Teil jedes Frames ist ja Pause auf den 
Digitalausgängen. Da hilft dann ein kleiner FIFO im FPGA.

LVDS kann man aber auch auf CMOS übersetzen. Ganz ohne FPGA. Bei den 
geringen Frequenzen sollte das gut funktionieren.

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