数据采集及数据采集系统.ppt

《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第1页第第4 4章章 DAQDAQ虚拟仪器硬件技术虚拟仪器硬件技术引言引言4.1 数据采集及数据采集系数据采集及数据采集系统4.2 信号信号获取与信号取与信号调理技理技术4.3 采采样保持与保持与A/D转换技技术4.4 数据存数据存储与数据与数据传输技技术￿ ￿4.5 PCI总线及其接口技及其接口技术￿ ￿4.6 多通道的多通道的组建方案建方案4.7 多功能数据采集卡典型多功能数据采集卡典型实例分析例分析《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第2页引引 言言 DAQ DAQ虚虚虚虚拟仪拟仪器又称器又称器又称器又称PC-DAQPC-DAQ仪仪器系器系器系器系统统，其，其，其，其组组成如成如成如成如下下下下图图所示它由一台所示它由一台所示它由一台所示它由一台PCPC机和基于机和基于机和基于机和基于标标准准准准总线总线的采集的采集的采集的采集卡（卡（卡（卡（仪仪器卡）构成，同器卡）构成，同器卡）构成，同器卡）构成，同时还时还配配配配备备有有有有仪仪器器器器驱动软驱动软件件件件来支持硬件工作。

来支持硬件工作来支持硬件工作来支持硬件工作《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第3页4.1 4.1 数据采集（数据采集（数据采集（数据采集（DAQDAQ）及数据采集系）及数据采集系）及数据采集系）及数据采集系统统（（（（DASDAS））4.1.1 4.1.1 数据采集的基本概念数据采集的基本概念数据采集的基本概念数据采集的基本概念ØØ “ “数据采集数据采集数据采集数据采集” ”（（（（Data Acquisition,DAQData Acquisition,DAQ）是指将模）是指将模）是指将模）是指将模拟拟量（模量（模量（模量（模拟拟信号）采集、信号）采集、信号）采集、信号）采集、转换转换成数字量（数字信号）后，再成数字量（数字信号）后，再成数字量（数字信号）后，再成数字量（数字信号）后，再由由由由计计算机算机算机算机进进行存行存行存行存储储、、、、处处理、理、理、理、显显示或示或示或示或输输出的出的出的出的过过程用于数据程用于数据程用于数据程用于数据采集的成套采集的成套采集的成套采集的成套设备设备称称称称为为数据采集系数据采集系数据采集系数据采集系统统（（（（Data Acquisition Data Acquisition System,DASSystem,DAS）。

ØØ 数据采集是数据采集是数据采集是数据采集是计计算机与外部世界算机与外部世界算机与外部世界算机与外部世界联联系的系的系的系的桥桥梁，是梁，是梁，是梁，是获获取取取取信息的重要途径数据采集技信息的重要途径数据采集技信息的重要途径数据采集技信息的重要途径数据采集技术术是信息科学的重要是信息科学的重要是信息科学的重要是信息科学的重要组组成部成部成部成部分，已广泛分，已广泛分，已广泛分，已广泛应应用于国民用于国民用于国民用于国民经济经济和国防建和国防建和国防建和国防建设设的各个的各个的各个的各个领领域，并且域，并且域，并且域，并且随着科学技随着科学技随着科学技随着科学技术术的的的的发发展，尤其是展，尤其是展，尤其是展，尤其是计计算机技算机技算机技算机技术术的的的的发发展与普及，展与普及，展与普及，展与普及，数据采集技数据采集技数据采集技数据采集技术术将有广将有广将有广将有广阔阔的的的的发发展前景《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第4页4.1.2 4.1.2 数据采集系数据采集系数据采集系数据采集系统统基本基本基本基本组组成成成成 1.DAS1.DAS的基本的基本的基本的基本组组成成成成 数据采集系数据采集系数据采集系数据采集系统统包括硬件和包括硬件和包括硬件和包括硬件和软软件两大部分，硬件部分又可件两大部分，硬件部分又可件两大部分，硬件部分又可件两大部分，硬件部分又可分分分分为为模模模模拟拟部分和数字部分。

下部分和数字部分下部分和数字部分下部分和数字部分下图图是硬件基本是硬件基本是硬件基本是硬件基本组组成示意成示意成示意成示意图图《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第5页DASDAS的基本的基本的基本的基本结结构构构构图图表示如下表示如下表示如下表示如下《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第6页4.1.3 4.1.3 数据采集系数据采集系数据采集系数据采集系统统的主要性能指的主要性能指的主要性能指的主要性能指标标 （（（（1 1）系）系）系）系统统分辨率分辨率分辨率分辨率下表列出了下表列出了下表列出了下表列出了满满度度度度值为值为10V10V时时数据采集系数据采集系数据采集系数据采集系统统的分辨率的分辨率的分辨率的分辨率 （（（（2 2）系）系）系）系统统精度精度精度精度 （（（（3 3）采集速率）采集速率）采集速率）采集速率位位 数数级数级数1 LSB1 LSB（满度值的百分数）（满度值的百分数）1 LSB1 LSB（（10V10V满度）满度）8 82562560.391%0.391%39.1mV39.1mV1212409640960.0244%0.0244%2.44mV2.44mV161665536655360.0015%0.0015%0.15mV0.15mV2020104857610485760.000095%0.000095%9.539.53μ μV V242416777216167772160.0000060%0.0000060%0.600.60μ μV V《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第7页（（（（4 4））））动态动态范范范范围围 数据采集系数据采集系数据采集系数据采集系统统的的的的动态动态范范范范围围通常定通常定通常定通常定义为义为所允所允所允所允许输许输入的最大幅入的最大幅入的最大幅入的最大幅值值V Vi imaxmax与最与最与最与最小幅小幅小幅小幅值值V Vi iminmin之比的分之比的分之比的分之比的分贝贝数，即数，即数，即数，即 式中最大允式中最大允式中最大允式中最大允许输许输出幅出幅出幅出幅值值V Vi imaxmax是指使数据采集系是指使数据采集系是指使数据采集系是指使数据采集系统统的放大器的放大器的放大器的放大器发发生生生生饱饱和或和或和或和或者是使模数者是使模数者是使模数者是使模数转换转换器器器器发发生溢出的最小生溢出的最小生溢出的最小生溢出的最小输输入幅入幅入幅入幅值值。

瞬瞬瞬瞬时动态时动态范范范范围围是指某一是指某一是指某一是指某一时时刻系刻系刻系刻系统统所能采集到的信号的不同所能采集到的信号的不同所能采集到的信号的不同所能采集到的信号的不同频频率分量幅率分量幅率分量幅率分量幅值值之比的最大之比的最大之比的最大之比的最大值值，即幅度最大，即幅度最大，即幅度最大，即幅度最大频频率分量的幅率分量的幅率分量的幅率分量的幅值值A Af fmaxmax与幅度最小与幅度最小与幅度最小与幅度最小频频率分率分率分率分量的幅量的幅量的幅量的幅值值A Af fminmin之比的分之比的分之比的分之比的分贝贝数用I I表示瞬表示瞬表示瞬表示瞬时动态时动态范范范范围围，，，，则则有有有有《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第8页（（（（5 5）非）非）非）非线线性失真性失真性失真性失真 谐谐波失真系波失真系波失真系波失真系统统用来衡量系用来衡量系用来衡量系用来衡量系统产统产生非生非生非生非线线性失真的程性失真的程性失真的程性失真的程度，它通常用下式表示度，它通常用下式表示度，它通常用下式表示度，它通常用下式表示 式中式中式中式中 A A1 1————基波振幅；基波振幅；基波振幅；基波振幅； A Ak k————第第第第k k次次次次谐谐波（波（波（波（频频率率率率为为kfkf）的振幅。

的振幅《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第9页4.2 信号信号获取与信号取与信号调理技理技术4.2.1 4.2.1 信号信号信号信号获获取方法和途径取方法和途径取方法和途径取方法和途径 1 1．信号．信号．信号．信号获获取取取取 作作作作为为采集系采集系采集系采集系统统，，，，为为了了了了获获取被取被取被取被测对测对象的信息，需要拾取必要象的信息，需要拾取必要象的信息，需要拾取必要象的信息，需要拾取必要的原始参量信号的原始参量信号的原始参量信号的原始参量信号为为此，首先要通此，首先要通此，首先要通此，首先要通过过敏感元件、敏感元件、敏感元件、敏感元件、传传感器将感器将感器将感器将现场现场非非非非电电参量，如参量，如参量，如参量，如压压力、温度、速度、位移等物理量力、温度、速度、位移等物理量力、温度、速度、位移等物理量力、温度、速度、位移等物理量转换转换成成成成电电量Ø1 1）通）通）通）通过过敏感元件拾取被敏感元件拾取被敏感元件拾取被敏感元件拾取被测测信号信号信号信号Ø2 2）通）通）通）通过传过传感器拾取被感器拾取被感器拾取被感器拾取被测测信号信号信号信号Ø3 3）通）通）通）通过过接口直接拾取被接口直接拾取被接口直接拾取被接口直接拾取被测测信号信号信号信号Ø4 4）通）通）通）通过测过测量量量量仪仪表拾取被表拾取被表拾取被表拾取被测测信号信号信号信号《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第10页2 2．．．．输输入通道特点入通道特点入通道特点入通道特点 作作作作为为信号信号信号信号获获取的取的取的取的门户门户和通道，和通道，和通道，和通道，输输入通道具有以下入通道具有以下入通道具有以下入通道具有以下特点：特点：特点：特点：Ø1 1））））输输入通道要靠近信号拾取入通道要靠近信号拾取入通道要靠近信号拾取入通道要靠近信号拾取对对象象象象Ø2 2））））输输入通道常常是一个模入通道常常是一个模入通道常常是一个模入通道常常是一个模拟拟和数字的混合和数字的混合和数字的混合和数字的混合电电路路路路Ø3 3））））输输入通道入通道入通道入通道电电路路路路设计设计与多种因素相关与多种因素相关与多种因素相关与多种因素相关Ø4 4））））输输入通道的入通道的入通道的入通道的环环境无主境无主境无主境无主观选择观选择余地余地余地余地Ø5 5））））输输入通道靠近入通道靠近入通道靠近入通道靠近现场现场，易受干，易受干，易受干，易受干扰扰《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第11页4.2.2 4.2.2 采集信号采集信号采集信号采集信号调调理的主要功能理的主要功能理的主要功能理的主要功能1 1、被采集信号的特点、被采集信号的特点、被采集信号的特点、被采集信号的特点ØØ传传感器感感器感感器感感器感应应物理物理物理物理现现象并生成与被象并生成与被象并生成与被象并生成与被检测检测的物理量成比例的的物理量成比例的的物理量成比例的的物理量成比例的电电信号。

信号传传感感感感器器器器输输出信号的出信号的出信号的出信号的类类型，主要有型，主要有型，主要有型，主要有电电阻、阻、阻、阻、电压电压、、、、电电流和流和流和流和频频率等四率等四率等四率等四类类信号2 2、信号、信号、信号、信号调调理功能理功能理功能理功能 信号信号信号信号调调理功能主要有：理功能主要有：理功能主要有：理功能主要有：ØØ1 1）放大功能）放大功能）放大功能）放大功能ØØ2 2）隔离功能）隔离功能）隔离功能）隔离功能ØØ3 3）多路复用功能）多路复用功能）多路复用功能）多路复用功能ØØ4 4））））滤滤波功能波功能波功能波功能ØØ5 5）激励功能）激励功能）激励功能）激励功能ØØ6 6））））线线性化功能性化功能性化功能性化功能《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第12页4.2.3 4.2.3 模模模模拟拟开关开关开关开关 1 1．模．模．模．模拟拟开关的分开关的分开关的分开关的分类类 2 2．模．模．模．模拟拟开关的主要技开关的主要技开关的主要技开关的主要技术术指指指指标标 模模模模拟拟开关的主要技开关的主要技开关的主要技开关的主要技术术参数如下：参数如下：参数如下：参数如下：üü（（（（1 1）通道数量）通道数量）通道数量）通道数量üü（（（（2 2）泄漏）泄漏）泄漏）泄漏电电流流流流I IS S üü（（（（3 3））））导导道道道道电电阻阻阻阻R Ronon üü（（（（4 4））））导导通通通通电电阻的平坦度阻的平坦度阻的平坦度阻的平坦度 üü（（（（5 5）切）切）切）切换换速度速度速度速度üü（（（（6 6））））电电源源源源电压电压范范范范围围《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第13页4.2.4 4.2.4 测测量放大量放大量放大量放大电电路路路路 1 1．．．．测测量放大器量放大器量放大器量放大器电电路原理路原理路原理路原理测测量放大器原理量放大器原理量放大器原理量放大器原理电电路路路路《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第14页测测量放大器的增益由下列公式来确定量放大器的增益由下列公式来确定量放大器的增益由下列公式来确定量放大器的增益由下列公式来确定《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第15页从而从而从而从而测测量放大器量放大器量放大器量放大器输输出出出出电压为电压为 为为了提高了提高了提高了提高测测量放大器的共模抑制比和降低温度漂移，量放大器的共模抑制比和降低温度漂移，量放大器的共模抑制比和降低温度漂移，量放大器的共模抑制比和降低温度漂移，测测量量量量放大器的放大器的放大器的放大器的电电路路路路结结构采用构采用构采用构采用对对称行式，一般取称行式，一般取称行式，一般取称行式，一般取 ，可得增益表，可得增益表，可得增益表，可得增益表达式达式达式达式为为 很很很很显显然，然，然，然，调节调节R Rg g可以很方便地改可以很方便地改可以很方便地改可以很方便地改变测变测量放大器的增益大小。

量放大器的增益大小量放大器的增益大小量放大器的增益大小《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第16页2 2．．．．测测量放大器主要技量放大器主要技量放大器主要技量放大器主要技术术指指指指标标测测量放大器的主要技量放大器的主要技量放大器的主要技量放大器的主要技术术指指指指标标有下面六个方面有下面六个方面有下面六个方面有下面六个方面ØØ1 1）共模抑制比）共模抑制比）共模抑制比）共模抑制比 共模抑制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比CMRRCMRR可表示可表示可表示可表示为为ØØ2 2）温度漂移）温度漂移）温度漂移）温度漂移ØØ3 3）非）非）非）非线线性度性度性度性度ØØ4 4）建立）建立）建立）建立时间时间ØØ5 5）恢复）恢复）恢复）恢复时间时间ØØ6 6））））电电源引起的失源引起的失源引起的失源引起的失调调《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第17页4.2.5 4.2.5 模模模模拟拟量（激励信号）量（激励信号）量（激励信号）量（激励信号）输输出出出出 1. D/A1. D/A转换转换原理原理原理原理根据叠加原理，根据叠加原理，根据叠加原理，根据叠加原理，D D为为任意数任意数任意数任意数时时四位四位四位四位D/AD/A转换转换器的器的器的器的总输总输出出出出电压电压R-2RR-2R梯形网梯形网梯形网梯形网络络D/AD/A转换转换器原器原器原器原理理理理《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第18页2 2．．．．D/AD/A转换转换器的主要技器的主要技器的主要技器的主要技术术指指指指标标ØØ1 1）分辨率）分辨率）分辨率）分辨率 2 2））））转换转换精度精度精度精度 ØØ3 3））））转换时间转换时间 4 4）尖峰）尖峰）尖峰）尖峰误误差差差差D/AD/A转换转换器尖峰器尖峰器尖峰器尖峰误误差及消峰原理差及消峰原理差及消峰原理差及消峰原理《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第19页3 3．．．．D/AD/A转换电转换电路路路路输输入与入与入与入与输输出形式出形式出形式出形式u1 1））））输输入方式入方式入方式入方式u2 2））））输输出方式出方式出方式出方式 输输出出出出输输入关系式入关系式入关系式入关系式为为D/AD/A转换转换器器器器单单极性极性极性极性输输出出出出电电路路路路《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第20页 D/A D/A芯片芯片芯片芯片连连接成双极性接成双极性接成双极性接成双极性输输出的出的出的出的电电路路路路图图及数字量与及数字量与及数字量与及数字量与模模模模拟拟量的关系如下量的关系如下量的关系如下量的关系如下图图所示所示所示所示D/AD/A转换转换器双极性器双极性器双极性器双极性输输出出出出电电路路路路《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第21页4.3 采采样保持与保持与A/D转换技技术4.3.1 4.3.1 采采采采样样保持器保持器保持器保持器1 1．采．采．采．采样样保持的必要性保持的必要性保持的必要性保持的必要性 在在在在A/DA/D转换转换期期期期间间，，，，输输入的模入的模入的模入的模拟拟信号信号信号信号发发生生生生变变化，将会使化，将会使化，将会使化，将会使A/DA/D转换产转换产生生生生误误差，而且信号差，而且信号差，而且信号差，而且信号变变化的快慢将影响化的快慢将影响化的快慢将影响化的快慢将影响误误差的大小。

假差的大小假差的大小假差的大小假设输设输入信号是正弦波，入信号是正弦波，入信号是正弦波，入信号是正弦波，而且要求而且要求而且要求而且要求对输对输入信号的瞬入信号的瞬入信号的瞬入信号的瞬时值进时值进行行行行测测量，量，量，量，为为了使模了使模了使模了使模拟拟信号信号信号信号变变化化化化产产生的生的生的生的A/DA/D转换误转换误差小于差小于差小于差小于A/DA/D转换转换器分辨率的器分辨率的器分辨率的器分辨率的1/21/2，需要，需要，需要，需要满满足下式：足下式：足下式：足下式：￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿式中，式中，式中，式中， 为为A/DA/D转换转换器的器的器的器的满满度度度度值值，，，，t tc c为转换时间为转换时间，，，， 为输为输入信号，假定入信号，假定入信号，假定入信号，假定 ，且，且，且，且 ，，，，则则有：有：有：有：《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第22页2 2．采．采．采．采样样保持器的保持器的保持器的保持器的组组成原理成原理成原理成原理 采采采采样样保持器（保持器（保持器（保持器（S/HS/H）可以取出）可以取出）可以取出）可以取出输输入信号某一瞬入信号某一瞬入信号某一瞬入信号某一瞬间间的的的的值值并在一定并在一定并在一定并在一定时间时间内内内内保持不保持不保持不保持不变变。

采采样样保持器有两种工作方式，即采保持器有两种工作方式，即采保持器有两种工作方式，即采保持器有两种工作方式，即采样样方式和保持方式在方式和保持方式在方式和保持方式在方式和保持方式在采采采采样样方式下，采方式下，采方式下，采方式下，采样样保持器的保持器的保持器的保持器的输输出必出必出必出必须须跟踪模跟踪模跟踪模跟踪模拟输拟输入入入入电压电压；在保持方式；在保持方式；在保持方式；在保持方式下，采下，采下，采下，采样样保持器的保持器的保持器的保持器的输输出将保持采出将保持采出将保持采出将保持采样样命令命令命令命令发发出出出出时时刻的刻的刻的刻的电压输电压输入入入入值值，直到，直到，直到，直到保持命令撤保持命令撤保持命令撤保持命令撤销为销为止其原理如止其原理如止其原理如止其原理如图图所示所示所示所示采采采采样样保持器保持器保持器保持器电电路原理路原理路原理路原理《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第23页3 3．采．采．采．采样样保持器的主要性能指保持器的主要性能指保持器的主要性能指保持器的主要性能指标标 主要性能指主要性能指主要性能指主要性能指标标如下如下如下如下ØØ（（（（1 1）捕）捕）捕）捕获时间获时间t tACAC （（（（2 2）孔径）孔径）孔径）孔径时间时间t tAPAPØØ（（（（3 3）保持建立）保持建立）保持建立）保持建立时间时间t tHSHS （（（（4 4）孔径抖）孔径抖）孔径抖）孔径抖动动 （（（（5 5）衰减率）衰减率）衰减率）衰减率 采采采采样样保持器的保持器的保持器的保持器的动态动态特性特性特性特性《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第24页4.3.2 A/D4.3.2 A/D转换转换器的分器的分器的分器的分类类和指和指和指和指标标1 1．．．．A/DA/D转换转换器分器分器分器分类类分类方式分类方式类类 型型按器件工艺结构按器件工艺结构1. 1. 组件型组件型A/DA/D转换器转换器2. 2. 混合（集成）电路混合（集成）电路A/DA/D转换器转换器3. 3. 单片式单片式A/DA/D转换器转换器 （（1 1）双极型（）双极型（2 2））MOSMOS型（型（3 3）双极）双极-MOS-MOS型型按转换器工作原理按转换器工作原理1. 1. 间接型间接型A/DA/D转换器转换器（（1 1）积分型（电压）积分型（电压- -时间变换型）时间变换型）A/DA/D转换器转换器（（2 2）电压）电压- -频率变换型频率变换型A/DA/D转换器（转换器（V-FV-F变换器）变换器）2. 2. 比较型（直接型）比较型（直接型）A/DA/D转换器转换器（（1 1）反馈比较型）反馈比较型（（2 2）无反馈比较型）无反馈比较型3. 3. 型型A/DA/D转换器转换器按转换器精度按转换器精度1. 1. 低精度（低精度（8 8位及位及8 8位以下）位以下） 2. 2. 中精度（中精度（9~129~12位）位）3. 3. 高精度（高精度（13~1613~16位）位） 4. 4. 超高精度（超高精度（1616位以上）位以上）按转换速率按转换速率1. 1. 低速（低速（≥ ≥1ms1ms）） 2. 2. 中速（中速（1ms1ms≥ ≥1 1μ μs s））3. 3. 高速（高速（1 1μ μs s≥ ≥0.010.01μ μs s）） 4. 4. 超高速（＜超高速（＜0.010.01μ μs s））《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第25页表表表表4-34-3列出了列出了列出了列出了6 6种常用的种常用的种常用的种常用的A/DA/D转换转换器比器比器比器比较较类类 型型并联比较式并联比较式分级型分级型逐次逼近式逐次逼近式型型积分式积分式V/FV/F型型主要特点主要特点超高速超高速高速高速速度精度价格速度精度价格等等综合性价比较综合性价比较高高高分辨率高分辨率高精度高精度高精度，低高精度，低成本成本高抗干扰能高抗干扰能力力低成本低成本高分辨率高分辨率分辨率分辨率（位）（位）6~106~108~168~168~168~1616~2416~2412~1612~168~168~16转换时间转换时间几十几十nsns几十几十~ ~几百几百nsns几几~ ~几十几十μ μs s几几~ ~几十几十msms几十几十~ ~几百几百msms几十几十~ ~几百几百msms采样频率采样频率几十几十MS/sMS/s几几MS/sMS/s几十几十~ ~几百几百kS/skS/s几十几十kS/skS/s几几~ ~几十几十S/sS/s几几~ ~几十几十S/sS/s价价 格格高高高高中中中中低低低低主要用途主要用途超高超超高超视频处理视频处理视频处理视频处理高速数据采高速数据采集集数据采集数据采集工业控制工业控制音频处理音频处理数字仪器数字仪器数字仪器数字仪器数字仪器数字仪器简易简易A/DA/D《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第26页2 2．技．技．技．技术术指指指指标标A/DA/D转换转换器常用以下几器常用以下几器常用以下几器常用以下几项项技技技技术术指指指指标标来来来来评评价其价其价其价其质质量水平。

量水平 1 1）分辨率与量化）分辨率与量化）分辨率与量化）分辨率与量化误误差差差差A/DA/D转换器的量化误差转换器的量化误差转换器的量化误差转换器的量化误差《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第27页2 2））））转换转换精度精度精度精度《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第28页3 3））））转换转换速率速率速率速率转换转换速率是指速率是指速率是指速率是指A/DA/D转换转换器在每秒器在每秒器在每秒器在每秒钟钟内所能完成的内所能完成的内所能完成的内所能完成的转换转换次数这这个指个指个指个指标标也可表述也可表述也可表述也可表述为转换时间为转换时间，即，即，即，即A/DA/D转换转换从启从启从启从启动动到到到到结结束所束所束所束所需的需的需的需的时间时间，两者互，两者互，两者互，两者互为为倒数例如，某倒数例如，某倒数例如，某倒数例如，某A/DA/D转换转换器的器的器的器的转换转换速速速速率率率率为为10MHz10MHz，，，，则则其其其其转换时间转换时间是是是是100ns100ns转换转换速度是一速度是一速度是一速度是一项项重重重重要的技要的技要的技要的技术术指指指指标标，速度越高价格越，速度越高价格越，速度越高价格越，速度越高价格越贵贵。

4 4））））满满刻度范刻度范刻度范刻度范围围满满刻度范刻度范刻度范刻度范围围是指是指是指是指A/DA/D转换转换器所允器所允器所允器所允许许最大的最大的最大的最大的输输入入入入电压电压范范范范围围满满刻刻刻刻度度度度值值只是个名只是个名只是个名只是个名义值义值，，，，实际实际的的的的A/DA/D转换转换器的最大器的最大器的最大器的最大输输入入入入电压值电压值总总比比比比满满刻度刻度刻度刻度值值小小小小1/21/2n n（（（（n n为转换为转换器的位数）器的位数）器的位数）器的位数）这这是因是因是因是因为为0 0值值也是也是也是也是2 2n n个个个个转换转换状状状状态态中的一个例如中的一个例如中的一个例如中的一个例如1212位的位的位的位的A/DA/D转换转换器，其器，其器，其器，其满满刻度刻度刻度刻度值为值为10V10V，而，而，而，而实际实际允允允允许许的最大的最大的最大的最大输输入入入入电压值为电压值为 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第29页4.3.3 4.3.3 高速高速高速高速A/DA/D转换转换器的原理器的原理器的原理器的原理 目前高速目前高速目前高速目前高速ADCADC主要有逐次逼近式、并行式和分主要有逐次逼近式、并行式和分主要有逐次逼近式、并行式和分主要有逐次逼近式、并行式和分级级式等几种式等几种式等几种式等几种类类型，型，型，型，现简现简介如下。

介如下1 1．逐次逼近式．逐次逼近式．逐次逼近式．逐次逼近式ADCADC 逐次逼近式逐次逼近式逐次逼近式逐次逼近式ADCADC是目前是目前是目前是目前应应用最普遍的一种用最普遍的一种用最普遍的一种用最普遍的一种ADCADC，其，其，其，其电电路路路路结结构构构构简单简单《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第30页2 2．并行（或称．并行（或称．并行（或称．并行（或称闪烁闪烁）式）式）式）式ADCADC并行（或称并行（或称并行（或称并行（或称闪烁闪烁）式）式）式）式ADCADC是一种是一种是一种是一种转换转换速率最快的速率最快的速率最快的速率最快的ADCADC《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第31页3 3．分．分．分．分级级式式式式ADCADC 将两个或多个将两个或多个将两个或多个将两个或多个较较低分辨率的低分辨率的低分辨率的低分辨率的闪烁闪烁式式式式ADCADC组组合起来，构成合起来，构成合起来，构成合起来，构成一个高分辨率的一个高分辨率的一个高分辨率的一个高分辨率的ADCADC是能是能是能是能够实现够实现的，的，的，的，这这就是目前流行的就是目前流行的就是目前流行的就是目前流行的分分分分级级式式式式ADCADC，又称流水，又称流水，又称流水，又称流水线线或多或多或多或多级级式式式式ADCADC（（（（subranging, subranging, pipelined, multi-stage or multistep ADCpipelined, multi-stage or multistep ADC）。

分级式分级式分级式分级式ADCADC结构框图结构框图结构框图结构框图《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第32页AD9220/AD9221/AD9223AD9220/AD9221/AD9223的的的的1212位流水位流水位流水位流水线线型型型型A/DA/D转换转换器器器器结结构框构框构框构框图图《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第33页4.4 数据存数据存储与数据与数据传输技技术4.4.1 ADC4.4.1 ADC与与与与CPUCPU直接数据直接数据直接数据直接数据传输传输1 1．程序控制的数据．程序控制的数据．程序控制的数据．程序控制的数据传输传输方式方式方式方式2 2．．．．DMADMA控制的数据控制的数据控制的数据控制的数据传输传输方式方式方式方式《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第34页4.4.2 4.4.2 基于高速数据基于高速数据基于高速数据基于高速数据缓缓存技存技存技存技术术的数据的数据的数据的数据传输传输方式方式方式方式 1 1．基于双口．基于双口．基于双口．基于双口RAMRAM的高速数据的高速数据的高速数据的高速数据缓缓存方式存方式存方式存方式《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第35页2 2．基于．基于．基于．基于FIFOFIFO的高速数据的高速数据的高速数据的高速数据缓缓存方式存方式存方式存方式 FIFOFIFO（（（（First In First OutFirst In First Out）是先）是先）是先）是先进进先出存先出存先出存先出存储储器，其特点是：器，其特点是：器，其特点是：器，其特点是：同一存同一存同一存同一存储储器配器配器配器配备备有两个数据端口，一个是有两个数据端口，一个是有两个数据端口，一个是有两个数据端口，一个是输输入端口，只入端口，只入端口，只入端口，只负负责责数据的写入；另一个是数据的写入；另一个是数据的写入；另一个是数据的写入；另一个是输输出端口，只出端口，只出端口，只出端口，只负责负责数据的数据的数据的数据的输输出。

出 IDT 72251IDT 72251是一个是一个是一个是一个8KB×98KB×9的的的的FIFOFIFO存存存存储储器器器器《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第36页4.5 PCI总线及其接口技及其接口技术4.5.1 4.5.1 基于基于基于基于PCIPCI总线总线数据采集卡数据采集卡数据采集卡数据采集卡总总体体体体设计设计方案方案方案方案 整个系整个系整个系整个系统统分成以下四大模分成以下四大模分成以下四大模分成以下四大模块块：：：：uu（（（（1 1）信号）信号）信号）信号调调理模理模理模理模块块uu（（（（2 2）高速）高速）高速）高速ADAD转换转换模模模模块块uu（（（（3 3））））PCIPCI总线总线接口模接口模接口模接口模块块uu（（（（4 4））））CPLDCPLD时时序控制模序控制模序控制模序控制模块块《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第37页4.5.2 PCI4.5.2 PCI总线总线概述概述概述概述1 1．．．．PCIPCI总线总线特点特点特点特点 PCI PCI局部局部局部局部总线总线具有如下特点：具有如下特点：具有如下特点：具有如下特点：Ø（（（（1 1）高性能）高性能）高性能）高性能Ø（（（（2 2））））线线性突性突性突性突发传输发传输Ø（（（（3 3）采用）采用）采用）采用总线总线主控和同步操作主控和同步操作主控和同步操作主控和同步操作Ø（（（（4 4）不受）不受）不受）不受处处理器限制理器限制理器限制理器限制Ø（（（（5 5）兼容性）兼容性）兼容性）兼容性强强，适合于各种机型，适合于各种机型，适合于各种机型，适合于各种机型《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第38页2 2．．．．PCIPCI总线总线系系系系统结统结构构构构 PCIPCI系统结构原理框图系统结构原理框图系统结构原理框图系统结构原理框图《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第39页3 3．．．．PCIPCI总线总线信号定信号定信号定信号定义义C/BE#[3]C/BE#[3]C/BE#[2]C/BE#[2]C/BE#[C/BE#[1]1]C/BE#[C/BE#[0]0]命令类命令类型型0 00 00 00 0中断响中断响应应0 00 00 01 1特殊周特殊周期期0 00 01 10 0I/OI/O读读0 00 01 11 1I/OI/O写写0 01 11 10 0内存读内存读0 01 11 11 1内存写内存写1 10 01 10 0配置读配置读1 10 01 11 1配置写配置写1 11 10 00 0内存重内存重复读复读1 11 10 01 1双周期双周期1 11 11 10 0高速缓高速缓存读存读1 11 11 11 1高速缓高速缓存写存写PCIPCI总线操作命令表总线操作命令表总线操作命令表总线操作命令表PCIPCI局部总线信号局部总线信号局部总线信号局部总线信号《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第40页4.5.3 PCI4.5.3 PCI总线总线接口接口接口接口设计设计1 1．．．．总线总线接口方案接口方案接口方案接口方案选择选择 PCI PCI接口接口接口接口设计设计和和和和ISAISA等等等等I/OI/O接口接口接口接口设计设计有着完全不同有着完全不同有着完全不同有着完全不同的的的的设计设计思想。

思想PCIPCI总线设备总线设备需要通需要通需要通需要通过桥过桥路控制器路控制器路控制器路控制器将将将将PCIPCI总线协议转换总线协议转换成本地成本地成本地成本地总线协议总线协议，，，，设计设计相相相相对对复复复复杂杂大致有以下三种大致有以下三种大致有以下三种大致有以下三种实现实现方法：方法：方法：方法：ü（（（（1 1）采用普通）采用普通）采用普通）采用普通FPGAFPGA实现实现ü（（（（2 2））））CPLD+CPLD+集成集成集成集成总线总线控制器控制器控制器控制器ü（（（（3 3）采用特殊）采用特殊）采用特殊）采用特殊FPGAFPGA实现实现《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第41页2 2．．．．PCI9054PCI9054简简介介介介 PCI9054PCI9054的主要功能特点如下：的主要功能特点如下：的主要功能特点如下：的主要功能特点如下：Ø（（（（1 1）符合）符合）符合）符合PCIV2.2PCIV2.2规规范，是一种新型的范，是一种新型的范，是一种新型的范，是一种新型的3232位、位、位、位、33MHz33MHz总线总线主控接口控制器主控接口控制器主控接口控制器主控接口控制器Ø（（（（2 2）采用通用）采用通用）采用通用）采用通用总线总线主控接口主控接口主控接口主控接口Ø（（（（3 3）有）有）有）有3232位多路复用或非多路复用本地局部位多路复用或非多路复用本地局部位多路复用或非多路复用本地局部位多路复用或非多路复用本地局部总线总线Ø（（（（5 5）支持）支持）支持）支持PCIPCI双地址周期（双地址周期（双地址周期（双地址周期（DACDAC））））Ø（（（（4 4）与）与）与）与PCI V2.2PCI V2.2电电源管理源管理源管理源管理规规范兼容范兼容范兼容范兼容《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第42页3 3．．．．PCIPCI接口接口接口接口电电路路路路设计设计 基于基于基于基于PCI9054PCI9054的的的的PCIPCI总线总线接口接口接口接口电电路形式比路形式比路形式比路形式比较简单较简单。

原理框原理框原理框原理框图图如如如如图图所示PCIPCI接口设计原理图接口设计原理图接口设计原理图接口设计原理图《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第43页 PCI9054 PCI9054的本地的本地的本地的本地总线总线仲裁信号包括：仲裁信号包括：仲裁信号包括：仲裁信号包括： LHOLDLHOLD、、、、LHOLDALHOLDA、、、、ADS#ADS#、、、、BLAST#BLAST#和和和和READY#READY#应应答握手信号答握手信号答握手信号答握手信号LHOLDLHOLD和和和和LHOLDALHOLDA直接相直接相直接相直接相连连ADS#ADS#、、、、BLAST#BLAST#和和和和READY#READY#与与与与CPLDCPLD实现实现的本地仲裁的本地仲裁的本地仲裁的本地仲裁逻辑逻辑相相相相连连，如，如，如，如图图所示本地仲裁逻辑图本地仲裁逻辑图本地仲裁逻辑图本地仲裁逻辑图《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第44页4 4．．．．PCIPCI配置空配置空配置空配置空间间的的的的实现实现（（（（1 1）配置空）配置空）配置空）配置空间简间简介介介介 头头域空域空域空域空间间的的的的组织结组织结构如表所示构如表所示构如表所示构如表所示设备设备IDID厂商厂商IDID00H00H状态状态命令命令04H04H类型码类型码版本版本IDID08H08HDISTDIST头域类型头域类型延时计数器延时计数器CatchCatch行行0CH0CH基地址寄存器基地址寄存器10H10H保留保留28H28H保留保留2CH2CH扩展扩展ROMROM基地寄存器基地寄存器30H30H保留保留34H34H保留保留38H38HMax-Max-LatencyLatencyMin-Min-LatencyLatency中断引脚中断引脚中断线中断线3CH3CH头域空间的组织结构头域空间的组织结构头域空间的组织结构头域空间的组织结构《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第45页（（（（2 2）配置寄存器的）配置寄存器的）配置寄存器的）配置寄存器的访问访问 配置空配置空配置空配置空间间的的的的访问访问可以采用两种方式：一种是采用可以采用两种方式：一种是采用可以采用两种方式：一种是采用可以采用两种方式：一种是采用BIOSBIOS访问访问，第二种是，第二种是，第二种是，第二种是采用采用采用采用I/OI/O口口口口访问访问，，，，I/OI/O访问访问比比比比较简单较简单。

PLXPLX公司提供的公司提供的公司提供的公司提供的PLXMONPLXMON软软件件件件可可可可对设备对设备卡卡卡卡进进行行行行调试调试，，，，该软该软件可以件可以件可以件可以访问设备访问设备卡的配置空卡的配置空卡的配置空卡的配置空间间在这这个基个基个基个基础础之上又在之上又在之上又在之上又在Windows98Windows98下采用下采用下采用下采用C C语语言写了一段小程序言写了一段小程序言写了一段小程序言写了一段小程序对对配置空配置空配置空配置空间进间进行行行行了了了了访问访问，参考程序代，参考程序代，参考程序代，参考程序代码码如下：如下：如下：如下：#include #include #include #include Void main ( )Void main ( ){ { unsingned long data, address; unsingned long data, address;Address =0 x 80000000+9*8*0x100;Address =0 x 80000000+9*8*0x100; // //插槽号插槽号为为9 9_outpd (0 xocf8, address);_outpd (0 xocf8, address);Data=_inpd (0 x0cfc);Data=_inpd (0 x0cfc); 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第46页Printf (‘% x”, data);Printf (‘% x”, data);Address =0x80000004 +9*8*0x100; //Address =0x80000004 +9*8*0x100; //访问访问第二个寄存器第二个寄存器_outpd (0x0cf8, address);_outpd (0x0cf8, address);Data=_inpd (0x0cfc);Data=_inpd (0x0cfc); printf(“% x”,data); printf(“% x”,data);} }《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第47页4.6 多通道的多通道的组建方案建方案4.6.1 4.6.1 不不不不带带采采采采样样/ /保持器的保持器的保持器的保持器的A/DA/D转换转换通道通道通道通道 模模模模拟输拟输入信号的最大入信号的最大入信号的最大入信号的最大变变化率与化率与化率与化率与A/DA/D转换转换器的器的器的器的转换转换速率有如速率有如速率有如速率有如下关系：下关系：下关系：下关系：式中：式中：式中：式中： t ts s—A/D—A/D转换转换器的器的器的器的转换时间转换时间；；；； U UFSFS—A/D—A/D转换转换器的器的器的器的满满量量量量程程程程电压电压；；；；n n—A/D—A/D转换转换器的位数。

器的位数器的位数器的位数《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第48页 对对于正弦于正弦于正弦于正弦输输入信号入信号入信号入信号 ，模，模，模，模拟拟信号信号信号信号电压电压的最大的最大的最大的最大变变化率化率化率化率发发生在生在生在生在正弦信号正弦信号正弦信号正弦信号过过零零零零时时，，，，则则 可得可得可得可得《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第49页4.6.2 4.6.2 带带采采采采样样/ /保持器的保持器的保持器的保持器的A/DA/D转换转换通道通道通道通道 当模当模当模当模拟输拟输入信号入信号入信号入信号变变化率化率化率化率较较大大大大时时，，，，A/DA/D通道需要使用采通道需要使用采通道需要使用采通道需要使用采样样/ /保保保保持器这时这时模模模模拟输拟输入信号的最大入信号的最大入信号的最大入信号的最大变变化率取决于采化率取决于采化率取决于采化率取决于采样样/ /保持保持保持保持器的孔径器的孔径器的孔径器的孔径时间时间 t tAP AP ，用，用，用，用 t tAPAP代替代替代替代替 t tC C ，其关系，其关系，其关系，其关系为为 如果将保持命令提前如果将保持命令提前如果将保持命令提前如果将保持命令提前发发出，提前的出，提前的出，提前的出，提前的时间时间与孔径与孔径与孔径与孔径时间时间相等相等相等相等时时，，，，则则模模模模拟输拟输入信号的最大入信号的最大入信号的最大入信号的最大变变化率取决于孔径化率取决于孔径化率取决于孔径化率取决于孔径时间时间的不的不的不的不稳稳定性，定性，定性，定性，即孔径不确定度即孔径不确定度即孔径不确定度即孔径不确定度 可由下式决定可由下式决定可由下式决定可由下式决定《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第50页【【【【例例例例4 4．．．．1 1】】】】 采采采采样频样频率率率率 。

问问采采采采样频样频率率率率 是否太高？是否太高？是否太高？是否太高？解解解解 因因因因为为所以所以所以所以 不高但是，当不高但是，当不高但是，当不高但是，当 =100MHz =100MHz 时时，若其它，若其它，若其它，若其它值值不不不不变变，，，，则则 这时这时 太高了，不能保太高了，不能保太高了，不能保太高了，不能保证证整个整个整个整个A/DA/D转换转换正常正常正常正常进进行，所以行，所以行，所以行，所以并不是只要有采并不是只要有采并不是只要有采并不是只要有采样样/ /保持器，采保持器，采保持器，采保持器，采样频样频率就可以不受限制，率就可以不受限制，率就可以不受限制，率就可以不受限制，而是仍然存在最高采而是仍然存在最高采而是仍然存在最高采而是仍然存在最高采样频样频率的限制率的限制率的限制率的限制《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第51页带带采采采采样样/ /保持器的保持器的保持器的保持器的A/DA/D通道的形式有以下几种通道的形式有以下几种。

通道的形式有以下几种通道的形式有以下几种1 1．多通道共享采．多通道共享采．多通道共享采．多通道共享采样样/ /保持与保持与保持与保持与A/DA/D转换转换器器器器多路通道共享采样多路通道共享采样多路通道共享采样多路通道共享采样/ /保持与保持与保持与保持与A/DA/D转换器转换器转换器转换器《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第52页 【【例例4 4．．2 2】】 设设数据采集系数据采集系统为统为8 8路巡回采集，路巡回采集，A/DA/D转换转换器的器的位数位数为为8 8位，信号幅位，信号幅值值 U Um m= =U UFSFS, , ，孔径不定，孔径不定 解解 可得可得 而根据孔径误差确定的信号上限频率为 由于 信号的上限频率取决于每路信号的吞吐时间，而非孔径误差￿《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第53页2 2．多通道共享．多通道共享．多通道共享．多通道共享A/DA/D转换转换器器器器多通道共享多通道共享多通道共享多通道共享A/DA/D转换器转换器转换器转换器《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第54页3 3．多通道并行．多通道并行．多通道并行．多通道并行A/DA/D转换转换 下下下下图为图为多通道并行多通道并行多通道并行多通道并行A/DA/D转换转换的系的系的系的系统统框框框框图图。

《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第55页4.7 多功能数据采集卡典型多功能数据采集卡典型实例分析例分析4.7.1 4.7.1 多功能数据多功能数据多功能数据多功能数据1 1、板卡的、板卡的、板卡的、板卡的测测量功能量功能量功能量功能 多功能多功能多功能多功能DAQDAQ板卡通常包括模板卡通常包括模板卡通常包括模板卡通常包括模拟拟量量量量输输入、模入、模入、模入、模拟拟量量量量输输出，数出，数出，数出，数字字字字I/OI/O、定、定、定、定时时/ /计计数以及触数以及触数以及触数以及触发发等多种等多种等多种等多种测测量功能uu1 1）））） 信号采集（模信号采集（模信号采集（模信号采集（模拟拟量量量量输输入）入）入）入）uu2 2）信号）信号）信号）信号产产生（模生（模生（模生（模拟拟量量量量输输出）出）出）出）uu3 3））））计计数与定数与定数与定数与定时时uu4 4）））） 数字数字数字数字I/O I/O uu5 5）触）触）触）触发发《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第56页2 2、板卡的通信功能、板卡的通信功能、板卡的通信功能、板卡的通信功能u1) 1) 板卡与板卡与板卡与板卡与计计算机的算机的算机的算机的连连接接接接总线总线Ø（（（（1 1）））） 内插式内插式内插式内插式DAQDAQ板卡板卡板卡板卡Ø（（（（2 2）））） 外挂式外挂式外挂式外挂式DAQDAQ板卡板卡板卡板卡u2) 2) 板卡与被板卡与被板卡与被板卡与被测对测对象象象象连连接的接的接的接的输输入信号入信号入信号入信号线线 DAQ DAQ板卡的模板卡的模板卡的模板卡的模拟拟信号信号信号信号输输入模式有入模式有入模式有入模式有单单端和差分两种，端和差分两种，端和差分两种，端和差分两种，其作用和其作用和其作用和其作用和连连接方式是不同的。

接方式是不同的接方式是不同的接方式是不同的Ø（（（（1 1）））） 单单端端端端电压电压信号信号信号信号输输入入入入Ø（（（（2 2）））） 差模差模差模差模电压电压信号信号信号信号输输入入入入《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第57页3 3、、、、对对板卡的基本要求板卡的基本要求板卡的基本要求板卡的基本要求 根据根据根据根据测试对测试对象及系象及系象及系象及系统统的技的技的技的技术术指指指指标标，主要考，主要考，主要考，主要考虑虑下列下列下列下列因素：因素：因素：因素：u1) 1) 输输入信号的特性入信号的特性入信号的特性入信号的特性u2) 2) 对输对输入通道性能的要求入通道性能的要求入通道性能的要求入通道性能的要求 输输入通道的主要技入通道的主要技入通道的主要技入通道的主要技术术指指指指标标有：有：有：有：Ø（（（（1 1）通道的通）通道的通）通道的通）通道的通过过速率速率速率速率Ø（（（（2 2）通道的分辨率）通道的分辨率）通道的分辨率）通道的分辨率Ø（（（（3 3）通道的精度）通道的精度）通道的精度）通道的精度u3)3)接口特性接口特性接口特性接口特性《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第58页4.7.2 PCI-12004.7.2 PCI-1200的的的的组组成原理及技成原理及技成原理及技成原理及技术术性能性能性能性能1 1、、、、PCI-1200PCI-1200卡的卡的卡的卡的组组成原理成原理成原理成原理 1 1））））PCI-1200PCI-1200卡的卡的卡的卡的组组成原理框成原理框成原理框成原理框图图 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第59页2) I/O2) I/O连连接器接器接器接器PCI-1200PCI-1200卡通卡通卡通卡通过过I/OI/O连连接器接器接器接器输输入或入或入或入或输输出模出模出模出模拟拟和数字信号，和数字信号，和数字信号，和数字信号，I/OI/O连连接器引脚分布如接器引脚分布如接器引脚分布如接器引脚分布如图图所示。

所示《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第60页PCI-1200PCI-1200卡的卡的卡的卡的I/OI/O连连接器引脚接器引脚接器引脚接器引脚说说明如表所示明如表所示明如表所示明如表所示引脚引脚信号名信号名方向方向参考参考说说 明明1-81-8ACH<7..0>ACH<7..0>AIAIAGNDAGNDA/DA/D通道通道————模拟输入通道模拟输入通道0—70—79 9AISENSE/AISENSE/AIGNDAIGNDI/OI/OAGNDAGND模拟输入传感模拟输入传感/ /模拟输入地模拟输入地————在在RSERSE模式中接模式中接AGNDAGND，在，在NRSENRSE模式中接模拟输入传感模式中接模拟输入传感1010DAC0OUTDAC0OUTAOAOAGNDAGNDD/AD/A通道通道————模拟输出通道模拟输出通道0 01111AGNDAGNDN/AN/AN/AN/A模拟输出地模拟输出地————模拟输出电压的参考地，差分测量中的偏模拟输出电压的参考地，差分测量中的偏置电流返回点置电流返回点1212DAC1OUTDAC1OUTAOAOAGNDAGNDD/AD/A通道通道————模拟输出通道模拟输出通道1 1。

1313，，5050DGNDDGNDN/AN/AN/AN/A数字地数字地————数字信号和数字信号和+5V+5V电源的参考地电源的参考地14-2114-21PA<7..0>PA<7..0>DIODIODGNDDGND数字数字I/OI/O端口端口————端口端口A A的双向数据线，的双向数据线，A7A7至至A0A0PA7PA7为高位，为高位，PA0PA0为低位22-2922-29PB<7..0>PB<7..0>DIODIODGNDDGND数字数字I/OI/O端口端口————端口端口B B的双向数据线，的双向数据线，B7B7至至B0B0PB7PB7为高位，为高位，PB0PB0为低位30-3730-37PC<7..0>PC<7..0>DIODIODGNDDGND数字数字I/OI/O端口端口————端口端口C C的双向数据线，的双向数据线，C7C7至至C0C0PC7PC7为高位，为高位，PC0PC0为低位3838EXTTRIGEXTTRIGDIDIDGNDDGND外部触发外部触发————触发触发DAQDAQ操作的外部控制信号操作的外部控制信号3939EXTUPDATE*EXTUPDATE*DIDIDGNDDGND外部更新外部更新————更新更新DAQDAQ输出的外部控制信号。

输出的外部控制信号《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第61页4040EXTCONV*EXTCONV*DIODIODGNDDGND外部转换外部转换————定时定时A/DA/D转换（转换（DIDI）和使用）和使用SCXISCXI时驱时驱动动SCANCLKSCANCLK（（DODO）的外部控制信号的外部控制信号4141OUTB0OUTB0DODODGNDDGNDB0B0输出输出————计数器计数器B0B0的数字输出信号的数字输出信号4242GATB0GATB0DIDIDGNDDGNDB0B0门控门控————计数器计数器B0B0的门控外部控制信号的门控外部控制信号4343OUTB1OUTB1DIODIODGNDDGNDB1B1输出输出————计数器计数器B1B1的数字输出信号，定时扫描间的数字输出信号，定时扫描间隔的外部控制信号隔的外部控制信号4444GATB1GATB1DIDIDGNDDGNDB1B1门控门控————计数器计数器B1B1的门控外部控制信号的门控外部控制信号4545CLKB1CLKB1DIDIDGNDDGNDB1B1时钟时钟————计数器计数器B1B1的外部控制时钟信号。

的外部控制时钟信号4646OUTB2OUTB2DODODGNDDGNDB2B2输出输出————计数器计数器B2B2的数字输出信号的数字输出信号4747GATB2GATB2DODODGNDDGNDB2B2门控门控————计数器计数器B2B2的门控外部控制信号的门控外部控制信号4848CLKB2CLKB2DIDIDGNDDGNDB2B2时钟时钟————计数器计数器B2B2的外部控制时钟信号的外部控制时钟信号4949+5V+5VDODODGNDDGND+5V+5V电压电压————范围范围+4.65V~+5.25V+4.65V~+5.25V，电流为时熔断电流为时熔断《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第62页2 2、、、、PCI-1200PCI-1200板卡的板卡的板卡的板卡的组态组态ØØ1) 1) 板卡模板卡模板卡模板卡模拟拟I/OI/O的的的的组态组态ØØ2) 2) 模模模模拟输拟输出极性出极性出极性出极性ØØ3) 3) 模模模模拟输拟输入极性入极性入极性入极性参数参数组态组态模拟输出模拟输出CHOCHO极性极性双极性双极性——±——±5V5V（复位态）（复位态）单极性单极性————0 0至至10V10V模拟输出模拟输出CHICHI极性极性双极性双极性——±——±5V5V（复位态）（复位态）单极性单极性————0 0至至10V10V模拟输入极性模拟输入极性双极性双极性——±——±5V5V（复位态）（复位态）单极性单极性————0 0至至10V10V模拟输入模式模拟输入模式有参数的单端（有参数的单端（RSERSE）（复位态））（复位态）无参数的单端（无参数的单端（NRSENRSE））差分（差分（DIFFDIFF））《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第63页uu4 4）模）模）模）模拟输拟输入方式入方式入方式入方式uu(1) RSE(1) RSE输输入（入（入（入（8 8通道，复位通道，复位通道，复位通道，复位态态））））uu(2) NRSE(2) NRSE输输入（入（入（入（8 8通道）通道）通道）通道）uu(3) DIFF(3) DIFF输输入（入（入（入（4 4通道）通道）通道）通道）输入方式输入方式说明说明RSERSERSERSE方式提供了方式提供了8 8个单端输入（它们通过多路器接测量放大器的正输入端）个单端输入（它们通过多路器接测量放大器的正输入端），其仪用测量器的负输入端是参考模拟地。

其仪用测量器的负输入端是参考模拟地NRSENRSENRSENRSE方式提供了方式提供了8 8个单端输入（经多路器接测量放大器的正输入端），其个单端输入（经多路器接测量放大器的正输入端），其测量放大器的负输入端接测量放大器的负输入端接AI SENSE/AI GND AI SENSE/AI GND 端，而不接地端，而不接地DIFFDIFFDIFFDIFF方式提供了方式提供了4 4个差分输入，其选用的通道对分别为（个差分输入，其选用的通道对分别为（0 0，，1 1）、（）、（2 2，，3 3）、（）、（4 4，，5 5）或（）或（6 6，，7 7）测量放大器的正输入端接通道）测量放大器的正输入端接通道0 0、、2 2、、4 4或或6 6，，而负输入端接通道而负输入端接通道1 1、、3 3、、5 5或或7 7《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第64页3 3、主要性能、主要性能、主要性能、主要性能 1)1)模模模模拟输拟输入入入入 uu（（（（1 1）模）模）模）模拟拟通道数：通道数：通道数：通道数：8 8路路路路单单端端端端输输入或入或入或入或4 4路双端路双端路双端路双端输输入，入，入，入，DCDC耦合。

耦合uu（（（（2 2）信号）信号）信号）信号输输入方式：入方式：入方式：入方式：单单端端端端输输入（有参考地和无参考地两种），差分入（有参考地和无参考地两种），差分入（有参考地和无参考地两种），差分入（有参考地和无参考地两种），差分输输入uu（（（（3 3））））A/DA/D转换转换器：逐次逼近型，器：逐次逼近型，器：逐次逼近型，器：逐次逼近型，1212位，位，位，位，100KS/s100KS/suu（（（（4 4））））输输入范入范入范入范围围：：：：±5V±5V（双极性）、（双极性）、（双极性）、（双极性）、0 0～～～～10V10V（（（（单单极性）划分极性）划分极性）划分极性）划分为为七档uu（（（（5 5）每档通道增益分）每档通道增益分）每档通道增益分）每档通道增益分别为别为：：：：1 1、、、、2 2、、、、5 5、、、、1010、、、、2020、、、、5050、、、、100100uu（（（（6 6））））FIFOFIFO缓缓存容量：存容量：存容量：存容量：40964096次采次采次采次采样值样值2) 2) 模模模模拟输拟输出出出出uu（（（（1 1））））输输出通道数：出通道数：出通道数：出通道数： 2 2路路路路电压输电压输出出出出uu（（（（2 2）分辨力：）分辨力：）分辨力：）分辨力： 1212位、（位、（位、（位、（1/40961/4096））））uu（（（（3 3）典型更新速率：）典型更新速率：）典型更新速率：）典型更新速率： 20S/S20S/S～～～～1KS/S1KS/S，取决于系，取决于系，取决于系，取决于系统统uu（（（（4 4））））D/AD/A转换转换器：双器：双器：双器：双缓缓冲，冲，冲，冲，1212位，位，位，位，5μs5μs（（（（满满量程建立量程建立量程建立量程建立时间时间））））uu（（（（5 5））））输输出范出范出范出范围围：：：： 0 0～～～～10V10V，，，，±5V±5V电压输电压输出，出，出，出，DCDC耦合耦合耦合耦合uu（（（（6 6））））输输出特性：出特性：出特性：出特性： 0.2Ω0.2Ω（（（（输输出阻抗典型出阻抗典型出阻抗典型出阻抗典型值值），），），），±2mA±2mA（（（（驱动电驱动电源）源）源）源） 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第65页3) 3) 数字数字数字数字I/OI/Ouu（（（（1 1）通道数：）通道数：）通道数：）通道数： 24I/O24I/O（三个（三个（三个（三个8 8位端口，用位端口，用位端口，用位端口，用82C5582C55并行接口芯片）并行接口芯片）并行接口芯片）并行接口芯片）uu（（（（2 2）兼容性：）兼容性：）兼容性：）兼容性： TTLTTL电电平平平平uu（（（（3 3）上）上）上）上电电状状状状态态：全部端口：全部端口：全部端口：全部端口为为方式方式方式方式OO输输入入入入4) 4) 定定定定时时I/OI/Ouu（（（（1 1）通道数：）通道数：）通道数：）通道数： 3 3路路路路计计数器数器数器数器/ /定定定定时时器器器器uu（（（（2 2）分辨力：）分辨力：）分辨力：）分辨力： 1616位位位位uu（（（（3 3）兼容性：）兼容性：）兼容性：）兼容性： TTLTTL电电平平平平uu（（（（4 4）基本）基本）基本）基本时钟时钟：：：：2MHz 2MHz 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第66页4.7.3 4.7.3 模模模模拟输拟输入信号的入信号的入信号的入信号的连连接接接接 1 1、模、模、模、模拟输拟输入信号的入信号的入信号的入信号的连连接接接接 1) 1) 输输入的入的入的入的连连接接接接 模拟输入信号范围模拟输入信号范围模拟输入信号范围模拟输入信号范围 增益倍数增益倍数双极性输入范围双极性输入范围单极性输入范围单极性输入范围1 12 25 5101020205050100100-5.0-5.0～～4.99756V4.99756V-2.5-2.5～～2.49878V2.49878V-1.0-1.0～～0.99951V0.99951V-500-500～～499.756mV499.756mV-250-250～～249.877mV249.877mV-100-100～～99.951mV99.951mV-50-50～～49.975mV49.975mV0 0～～9.99756V9.99756V0 0～～4.99878V4.99878V0 0～～1.99951V1.99951V0 0～～999.756mV999.756mV0 0～～499.877mV499.877mV0 0～～199.951mV199.951mV0 0～～99.975mV99.975mV《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第67页2) 2) 信号源信号源信号源信号源类类型型型型 当当当当组态组态PCI-1200PCI-1200卡的卡的卡的卡的输输入模式和入模式和入模式和入模式和进进行信号行信号行信号行信号连连接接接接时时，，，，首先必首先必首先必首先必须须明确被明确被明确被明确被测测信号源是浮空的信号源是浮空的信号源是浮空的信号源是浮空的还还是有参考地是有参考地是有参考地是有参考地的。

的这这两种两种两种两种类类型的信号源型的信号源型的信号源型的信号源说说明如下u（（（（1 1）浮空信号源）浮空信号源）浮空信号源）浮空信号源u（（（（2 2）有参考地信号源）有参考地信号源）有参考地信号源）有参考地信号源2 2、、、、输输入入入入组态组态的的的的应应用用用用 PCI-1200 PCI-1200卡可以卡可以卡可以卡可以组态组态成成成成RSERSE、、、、NRSENRSE或或或或DIFFDIFF三种三种三种三种输输入方式中的任何一种入方式中的任何一种入方式中的任何一种入方式中的任何一种 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第68页输入方式输入方式信号源类型信号源类型浮空信号源浮空信号源（与固定地无连接）（与固定地无连接）有参考地信号源有参考地信号源例子：例子： 不接地热电耦；带隔离输出不接地热电耦；带隔离输出的信号调理；电池组设备；的信号调理；电池组设备；例子：例子：非隔离输出的插入式仪器非隔离输出的插入式仪器差分（差分（DIFFDIFF））单端单端————有地参考有地参考（（RSERSE））单端单端————无地参考无地参考（（NRSENRSE））AIGNDRAISENSEACHV1AIGNDAISENSEACHV1AIGNDACH(-)ACH(+)V1RAIGNDACH(-)ACH(+)V1AIGNDACHV1+ Va -ACHV1地环泄漏Vg将混入被测信号中不推荐《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第69页1) 1) 差分差分差分差分连连接（接（接（接（DIFDIF组态组态）的）的）的）的应应用用用用 (1) (1) 有参考地信号源的差分有参考地信号源的差分有参考地信号源的差分有参考地信号源的差分连连接接接接 下下下下图图表示了有参考地的信号源与表示了有参考地的信号源与表示了有参考地的信号源与表示了有参考地的信号源与组态组态成成成成DIFFDIFF输输入入入入模式的模式的模式的模式的PCI-1200PCI-1200卡的卡的卡的卡的连连接方法。

接方法 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第70页（（（（2 2）浮空信号源的差分）浮空信号源的差分）浮空信号源的差分）浮空信号源的差分连连接接接接 下下下下图图表示了浮空信号源与表示了浮空信号源与表示了浮空信号源与表示了浮空信号源与组态组态成成成成DIFFDIFF输输入模式的入模式的入模式的入模式的PCI-1200PCI-1200卡的卡的卡的卡的连连接方法 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第71页2) 2) 单单端端端端连连接的接的接的接的应应用用用用 单单端端端端连连接是指接是指接是指接是指PCI-1200PCI-1200卡所有模卡所有模卡所有模卡所有模拟输拟输入信号均以一个公入信号均以一个公入信号均以一个公入信号均以一个公共地作共地作共地作共地作为为参考的参考的参考的参考的连连接输输入信号入信号入信号入信号连连接在接在接在接在测测量放大器的正量放大器的正量放大器的正量放大器的正输输入端，它入端，它入端，它入端，它们们的共地点接在的共地点接在的共地点接在的共地点接在测测量放大器的量放大器的量放大器的量放大器的负输负输入端。

入端1 1）浮空信号源的）浮空信号源的）浮空信号源的）浮空信号源的单单端端端端连连接（接（接（接（RSERSE组态组态）））） 下下下下图图表示了浮空信号源与表示了浮空信号源与表示了浮空信号源与表示了浮空信号源与组态组态成成成成RSERSE模式的模式的模式的模式的PCI-1200PCI-1200卡卡卡卡的的的的连连接方法接方法接方法接方法《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第72页（（（（2 2）有参考地信号源的）有参考地信号源的）有参考地信号源的）有参考地信号源的单单端端端端连连接（接（接（接（NRSENRSE组态组态）））） 下下下下图图表示了有参考地信号源与表示了有参考地信号源与表示了有参考地信号源与表示了有参考地信号源与组态组态成成成成NRSENRSE模式的模式的模式的模式的PCI-PCI-12001200卡的卡的卡的卡的连连接方法3 3．共模信号抑制．共模信号抑制．共模信号抑制．共模信号抑制 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第73页4.7.4 PCI-12004.7.4 PCI-1200卡的功能卡的功能卡的功能卡的功能单单元元元元 PCI-1200 PCI-1200卡包含卡包含卡包含卡包含PCIPCI接口接口接口接口电电路、定路、定路、定路、定时电时电路、模路、模路、模路、模拟输拟输入入入入电电路、路、路、路、模模模模拟输拟输出出出出电电路、数字路、数字路、数字路、数字I/OI/O等等等等5 5个功能个功能个功能个功能单单元。

元1 1、、、、PCIPCI接口接口接口接口电电路路路路 PCI-1200 PCI-1200卡接口卡接口卡接口卡接口电电路由路由路由路由PCIPCI接口芯片和数字接口芯片和数字接口芯片和数字接口芯片和数字逻辑逻辑控制芯片控制芯片控制芯片控制芯片构成，如下构成，如下构成，如下构成，如下图图所示 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第74页2 2、定、定、定、定时电时电路路路路1 1）定）定）定）定时电时电路路路路组组成成成成 PCI-1200 PCI-1200卡用两片卡用两片卡用两片卡用两片82C5382C53定定定定时时/ /计计数器数器数器数器为为内部内部内部内部A/DA/D、、、、D/AD/A转换转换及通用及通用及通用及通用I/OI/O提供定提供定提供定提供定时时功能下图为图为A A、、、、B B两片定两片定两片定两片定时电时电路的路的路的路的组组成框成框成框成框图图 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第75页2 2）通用功能的定）通用功能的定）通用功能的定）通用功能的定时时信号信号信号信号连连接接接接带外部开关门的事件计数带外部开关门的事件计数带外部开关门的事件计数带外部开关门的事件计数 频率测量频率测量频率测量频率测量 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第76页3 3、、、、 模模模模拟输拟输入入入入电电路路路路 1 1）模）模）模）模拟输拟输入通道的入通道的入通道的入通道的组组成成成成 2 2）多路）多路）多路）多路输输入及通道入及通道入及通道入及通道扫扫描描描描 3) 3) 抖抖抖抖动动（（（（DitherDither））））电电路路路路4) ADC4) ADC的的的的输输出出出出《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第77页4 4、模、模、模、模拟输拟输出出出出电电路路路路1 1）模）模）模）模拟输拟输出出出出电电路路路路 下下下下图图所示所示所示所示为为模模模模拟输拟输出出出出电电路。

路 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第78页2) DAC2) DAC定定定定时时 下下下下图图中描述了一种使用中描述了一种使用中描述了一种使用中描述了一种使用EXTUPDATE*EXTUPDATE*信号和延信号和延信号和延信号和延迟迟更新模式更新模式更新模式更新模式实现实现的波形的波形的波形的波形发发生定生定生定生定时过时过程 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第79页3) 3) 模模模模输输出信号出信号出信号出信号连连接接接接 ØØ（（（（1 1））））输输出信号范出信号范出信号范出信号范围围：双极性：双极性：双极性：双极性 ±5V±5V；；；；单单极性极性极性极性 0 0～～～～10V10VØØ（（（（2 2）最大）最大）最大）最大负载电负载电流：流：流：流：±2mA ±2mA （（（（对对1212位位位位线线性度）性度）性度）性度） 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第80页5 5、数字、数字、数字、数字I/OI/O1) 1) 数字数字数字数字I/OI/O逻辑逻辑 数字数字数字数字I/OI/O电电路路路路图图如下如下如下如下图图所示，所示，所示，所示， 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第81页2) 2) 数字数字数字数字I/OI/O信号信号信号信号连连接接接接 下下下下图图描述了数字描述了数字描述了数字描述了数字I/OI/O的三种典型的三种典型的三种典型的三种典型应应用的信号用的信号用的信号用的信号连连接。

接《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第82页3 3）端口）端口）端口）端口C C的引的引的引的引线连线连接接接接 下表下表下表下表总结总结了在各种可了在各种可了在各种可了在各种可编编程工作方式下的程工作方式下的程工作方式下的程工作方式下的C C口信号分配口信号分配口信号分配口信号分配 可可 编编 程程工作方式工作方式A A组组B B组组PC7PC7PC6PC6PC5PC5PC4PC4PC3PC3PC2PC2PC1PC1PC0PC0方式方式0 0I/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/O方式方式1(1(输入输入) )I/OI/OI/OI/OIBFIBFA ASTBSTB* *A AINTRINTRA ASTBSTB* *B BIBFIBFB BINTRINTRB B方式方式1(1(输出输出) )OBFOBF* *A AACKACK* *A AI/OI/OI/OI/OINTRINTRA AACKACK* *B BOBFOBF* *B BINTRINTRB B方式方式2 2OBFOBF* *A AACKACK* *A AIBFIBFA ASTBSTB* *A AINTRINTRA AI/OI/OI/OI/OI/OI/O端口端口端口端口C C信号分配信号分配信号分配信号分配 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第83页4 4））））时时序序序序规规程程程程下表所列的信号将在下表所列的信号将在下表所列的信号将在下表所列的信号将在时时序序序序图图中引用。

中引用信号名信号名类型类型说说 明明STB*STB*输入输入选通输入选通输入————为低时将数据装入输入锁存器为低时将数据装入输入锁存器IBFIBF输出输出输入缓冲满输入缓冲满————为高表示数据已装入输入锁存器这是一个主要的输为高表示数据已装入输入锁存器这是一个主要的输入确认信号入确认信号ACK*ACK*输入输入确认输入确认输入————为低表示写入某一端口的数据已被接受该信号是接收为低表示写入某一端口的数据已被接受该信号是接收PCI-1200PCI-1200卡的数据的外部设备发出的响应卡的数据的外部设备发出的响应 OBF*OBF*输出输出输出缓冲满输出缓冲满————为低表示数据已被写入某一输出端口为低表示数据已被写入某一输出端口INTRINTR输出输出中断请求中断请求————当当82C55A82C55A在数据传送期间请求服务时变高设置合适的在数据传送期间请求服务时变高设置合适的中断使能信号来产生该信号中断使能信号来产生该信号RD*RD*内部内部读信号读信号————该信号是由该信号是由PCIPCI接口电路产生的读信号接口电路产生的读信号WR*WR*内部内部写信号写信号————该信号是由该信号是由PCIPCI接口电路产生的写信号。

接口电路产生的写信号DATADATA双向双向某一端口的数据线某一端口的数据线————该信号表示某一端口数据线上的数据什么时候该信号表示某一端口数据线上的数据什么时候有效或将有效有效或将有效《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第84页4.7.5 4.7.5 数据采集的工作原理数据采集的工作原理数据采集的工作原理数据采集的工作原理 1 1、数据采集的定、数据采集的定、数据采集的定、数据采集的定时时üü1 1）采）采）采）采样间样间隔　　隔　　隔　　隔　　2 2）触）触）触）触发发方式　方式　方式　方式　3) 3) 采集采集采集采集长长度度度度中间触发方式定时图中间触发方式定时图中间触发方式定时图中间触发方式定时图 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第85页2 2、数据采集的起停控制、数据采集的起停控制、数据采集的起停控制、数据采集的起停控制————采集方式采集方式采集方式采集方式1) 1) 采集方式采集方式采集方式采集方式 采集的启采集的启采集的启采集的启动动与停止控制，除涉及到触与停止控制，除涉及到触与停止控制，除涉及到触与停止控制，除涉及到触发发方式、采方式、采方式、采方式、采集集集集长长度外，度外，度外，度外，还还与采用的采集方式有关。

与采用的采集方式有关与采用的采集方式有关与采用的采集方式有关 PCI-1200 PCI-1200卡有两种采集工作方式：受控采集方式卡有两种采集工作方式：受控采集方式卡有两种采集工作方式：受控采集方式卡有两种采集工作方式：受控采集方式和自由采集方式和自由采集方式和自由采集方式和自由采集方式Ø①①①① 受控采集方式受控采集方式受控采集方式受控采集方式Ø②②②② 自由采集方式自由采集方式自由采集方式自由采集方式《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第86页2) PCI-12002) PCI-1200卡的采集定卡的采集定卡的采集定卡的采集定时时与起停控制与起停控制与起停控制与起停控制 后触后触后触后触发发方式下用方式下用方式下用方式下用EXTCONV*EXTCONV*和和和和EXTTIRGEXTTIRG控制数据采集控制数据采集控制数据采集控制数据采集过过程的定程的定程的定程的定时时关关关关系系系系图图 　　下　　下　　下　　下图图表示用表示用表示用表示用EXTCONV*EXTCONV*和和和和EXTTRIGEXTTRIG来控制来控制来控制来控制预预触采集的定触采集的定触采集的定触采集的定时图时图。

《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第87页3 3、巡回、巡回、巡回、巡回扫扫描采集描采集描采集描采集PCI-1200PCI-1200卡有卡有卡有卡有连续扫连续扫描和描和描和描和间间隔隔隔隔扫扫描两种方式描两种方式描两种方式描两种方式 1 1））））连续扫连续扫描描描描 2 2））））间间隔隔隔隔扫扫描描描描 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第88页 　　在　　在　　在　　在间间隔隔隔隔扫扫描采集模式下使用了两个描采集模式下使用了两个描采集模式下使用了两个描采集模式下使用了两个计计数器定数器定数器定数器定时时：：：：计计数器数器数器数器A0A0用于采用于采用于采用于采集集集集间间隔定隔定隔定隔定时时，，，，计计数器数器数器数器B1B1用于用于用于用于扫扫描描描描间间隔定隔定隔定隔定时时（（（（B1B1定定定定时时的的的的计计数数数数时钟时钟信号信号信号信号可来自内部可来自内部可来自内部可来自内部CLKAOCLKAO或外部或外部或外部或外部CLKB1CLKB1） 间间隔隔隔隔扫扫描采集模式的描采集模式的描采集模式的描采集模式的扫扫描描描描时间间时间间隔也可以不用隔也可以不用隔也可以不用隔也可以不用计计数器数器数器数器B1B1定定定定时时，而使用，而使用，而使用，而使用外部信号外部信号外部信号外部信号OUTB1OUTB1定定定定时时．下．下．下．下图图是一个使用是一个使用是一个使用是一个使用OUTB1OUTB1和和和和EXTCONV*EXTCONV*外部外部外部外部定定定定时时的的的的间间隔隔隔隔扫扫描例子。

描例子《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第89页3) 3) 通道通道通道通道扫扫描采集速率描采集速率描采集速率描采集速率 DAQ DAQ的最大速率（每秒采的最大速率（每秒采的最大速率（每秒采的最大速率（每秒采样样点数）由点数）由点数）由点数）由ADCADC的的的的转换转换周期以及周期以及周期以及周期以及采采采采样样/ /保持采集保持采集保持采集保持采集时间时间决定 增益增益建立时间（精度：建立时间（精度：±0.024%±0.024%，，[±1LSB][±1LSB]））1 1典型值典型值10us10us，最大值，最大值14us14us2 2～～1010典型值典型值13us13us，最大值，最大值16us16us5050典型值典型值27us27us，最大值，最大值34us34us100100典型值典型值60us60us，最大值，最大值80us80us采集方采集方式式增益增益速率速率单通道单通道1 12,5,102,5,1020205050100100100ks/s100ks/s多通道多通道1 12,5,102,5,1020205050100100100ks/s100ks/s77ks/s77ks/s66.6ks/s66.6ks/s37ks/s37ks/s16.6ks/s16.6ks/s不同增益下的采集速率推荐值不同增益下的采集速率推荐值 不同增益下的建立时间推荐值不同增益下的建立时间推荐值 《《《《虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术虚拟仪器技术》》》》第90页 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！。