数字IO卡是采集数字IO信号的仪器，其功能类似于逻辑分析仪。北京坤驰科技公司的M2i.7011数字IO卡有16、32与64bit版本可选，且在16bit与32bit版本中高采样率可达125MS/s。板卡具备高2GB板载内存，在FIFO下，板卡持续流模式传输速度可达160MS/s，可满足大部分使用需求。
在本次应用实验中经过对过程中问题的分析、解决，实现了对蓝牙信号的采集。
1 environment setup
我们可以根据m2i.7011的datasheet中的管脚定义，可以清晰的找到数字IO信号、时钟CLK信号、数字地信号GND等。
基于m2i.7011是大32bit的IO可以使用，用户需要20bit的数字IQ信号，其中包括I路信号10bit，Q路信号10bit，还有1路clk输入信号，外加GND数字地信号。
下图是ADC采集的信号，用xilinx的chipscope软件抓的ADC芯片量化出来的数据，可以看到采集的波形很平滑。
用Agilent 16822A Logic Analyzer测试ADC量化的10bit信号，如下图所示，因为逻辑分析仪有电平判决，ADC 1.8V CMOS电压也可以兼容，而且可以设置采样的边沿可以选择rising edge还是falling edge，再加上逻辑分析仪的电缆线可以做到屏蔽性好、等长等特性。
下图是用逻辑分析仪，直接分析ADC量化的10bit的数据，不经过FPGA处理。
2 io level
我们可以从m2i.7011数字IO卡的datasheet中，可以知道，IO卡对于高低电平的判决是高于2.0V当成高电平1来处理，低于0.8V当成低电平0来处理。
The high level ≥2.0V
The low level ≤0.8V
m2i.7011对于高低电平的判决是datasheet写的是3.3V，5V的TTL电平标准。
即使我们把输入阻抗impedance调节成110ohm，电压是2.5V还是不兼容1.8V。
但是采集蓝牙信号的ADC芯片输出的是1.8V的CMOS电平，这样电平不一致将导致IO卡无法预知高低电平的信号，一般高电平对于数字信号来说是1，低电平是0。如果无法正确的预判是1还是0，对于数字IO卡来说，就会采集不到正确的0和1的值。
所以，需要把ADC的数据先进入FPGA，进行电平转换，转换成3.3V的电平，为了和IO卡匹配。转换完之后，需要把FPGA的的管脚引到IO口的插针上，但是引到IO插针上的时候，用Agilent的逻辑分析仪，采集原理和IO卡一样，就是多了电平判决和采样时钟沿的选项，这样可以应对许多种IO信号。m2i.7011卡，电平不可以可选，m4i.77xx是可以选择电平标准的，m2i.7011默认是上升沿采集信号，不能使用下降沿采集信号。
LEADCORE公司的ADC芯片设计比较怪异，因为一般ADC芯片，TI或者ADI的ADC，量化ADC数据adcdata的时候，会有dclk，所谓dclk就是和adcdata一起同步出来的信号，这样时钟和数据都是同步的，但是LEADCORE公司的ADC芯片只有adcdata，没有随路时钟dclk，他们选择的方式是FPGA这边直接给1个16MHz的时钟，16MHz的时钟使用xilinx公司的virtex-5信号DCM，产生同频率，相位分别为0°，90°，180°，270°的16MHz时钟，xilinx virtex-5芯片的DCM产生时钟，报低能产生32MHz的时钟，但是产生16MHz的时钟，拿示波器量确实是16MHz，可能是xilinx的一个bug。
DCM产生的4个时钟里面，有1个或者2个，可以让dclk和adcdata尽量的满足setup time和hold time，保证采集的数据在时序上没有violation。这样就能避免出现下图的现象：
实际测试，发现没有了IO delay的错误，反而多了一个周期性的干扰的毛刺，而且毛刺的位置非常固定。拿Agilent Logic Analyzer测试10bit的IO数据，发现在1个周期的sinus波形里有个周期性的干扰。
后再拿m2i.7011数字IO卡，测试，采集完存成bin文件，用MATLAB观察，现象和Agilent的逻辑分析仪现象一致。
再仔细观察突变的位置，刚好是512左右，我们再分析10bit的数据1000000000是512，也就是说刚好高位从0到1翻转的过程中突变了，导致1变成0，导致数据突然下跌。
我们知道，对于数字电路来说，10bit的数据，在逻辑里面如果经过D触发器，10bit的数据要发生翻转都在在时钟的上升沿或时钟的下降沿，因为D触发器属于边沿触发器。对于边沿比较敏感。
那10bit的数据，就需要10个D触发器，每个触发器存1bit的值，那如果是由时钟边沿引起的第10bit的数据，周期性的翻转受干扰，那我们就用上面DCM产生的4个相位的时钟，分别试验。
如果4个时钟都是同样的现象，就可以定位是硬件上的问题了。
终，经过试验，发现是ADC芯片引出的IO上有问题，所以更换了IO，重新采集。可以采集到平滑的sinus波形。
3 bluetooth signal
使用Agilent基于移动领域的WiMAX矢量信号源MXG，产生蓝牙信号包，蓝牙包里可以叠加噪声。
使用Rohde&Schwarz公司的无线通信CMW270，可以统计蓝牙包的误报率。
当把一切环境都搭建好，可以使用m2i.7011采集数字IO信号了，数字IO卡使能的bit数可以从datasheet知道。
8bit、16bit、32bit，因为采集IQ两路总共需要20bit，还需要1bit GND和1bit CLK，所以需要使能32bit的IO，采样时钟选择外时钟16MHz。
下图是使用m2i.7011采集的IQ蓝牙包IO波形。
同样用Agilent的逻辑分析仪看到蓝牙包是一包一包出现的。
我们使用chipscope抓取蓝牙包，使用MATLAB把采集的32bit的IO数据进行解析，会看到IQ两路的蓝牙包。
蓝牙包根据不同的叠加噪声会有不同的时域表现。
4 summary
北京坤驰科技的数字IO卡基于采集的是数字IO信号，每个IO口对应1bit的数据，其功能类似于逻辑分析仪，IO卡的优点在于体积小，可携带，可插与普通电脑或者便携式机的PCIE或PCI插槽使用，接口形式示采集卡是PCI还是PCIE接口。数字IO卡支持可编程，支持多个IO，多可使用64个IO口，相比于Agilent 16822A逻辑分析仪，逻辑分析仪缺点是数字IO口少，只支持16个数字IO口和1个CLK和1个GND，无法满足2路IQ产生的20bit数字信号。
