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研华数据采集卡的选用及应用pdf

blog 2020-04-30 103 0

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  装备制造业与信息化高层论坛 研华数据采集卡的选用及应用 。 刘成芳高长水+ (南京航空航天大学机电学院南京210016) 摘要:本文介绍并比较了各种型号的研华系列数据采集卡的特性,并基于vc开发环境和研华 库函数分析了各种采集方式的程序流程及采集原理,阐述了研华系列数据采集卡的使用方法和 技巧. 关键字:研华,数据采集卡,加,控制,软件,中断,DMA 1 引言 随着机电一体化技术的不断发展,在工业生产和控制中,对数据采集的要求精度也越来越高,数据 采集的质量直接决定了系统的稳定性和可靠性:另一方面,伴随着计算机的应用和普及,使得基于计算 机的数据采集得到了飞速的发展,用户可以通过数据采集系统直接将外围硬件设备的数据采集到计算机 里进行数据处理。作为数据采集系统的核心,插入式数据采集卡在工业控制中得到了广泛的应用,因此 选择一款功能合适、性价比高的数据采集卡是十分重要的。 2研华数据采集卡的主要类型及其特点 台湾研华公司在数据采集卡的技术是非常成熟的,主要有分为ISA.总线和PCI.总线两 大些系列。由于研华系列产品可以根据不同的工业要求场合,如:采集速率、是否光电隔 离、要求精度等条件选择合适的数据采集卡,因此研华数据采集卡被广泛的应用于工业控 制中。 简单的介绍。 , 转换、D/A转换、DI,O、可编程定时/计数器等;用户可以通过设置跳线路 单端模拟信号输入或8个差分信号输入和模拟量输入及其范围,采样频率最高为40KHz, 支持DMA方式、软件方式和中断方式采集数据。 不需要通过跳线设置地址等参数;主要功能类似于PCL.818L有:~D转换、D,A转换、 DIO、可编程计数/及时等;由于不需要设置跳线用户可以直接在软件中设定.16路单端模拟 信号输入或8个差分信号输入和模拟量输入及其范围,采样频率最高为100KHz,支持软件 方式和中断方式采集数据。研华数据采集卡原理! 模拟量信号输入主要有单端和差分两种方式。一般来自现场的信号总会存在各种干扰 成份,研华数据采集卡原理。尤其是共模干扰。模拟量的差分输入正是采用差分放大器的形式来消除模拟量的共 模干扰。如果信号源比较干净,可以采用单端输入的方式。两个单端可以组成一个差分输 入,因此,单端输入容量是双端的一倍。 单端和差分模式的采集原理图如图1所示: ‘作者简介:刘成芳南京航空航天大学一机电学院一电加工数控技术研究所专业方向:机械制造及自动化 210016EMAm: 传线信箱邮编l 研华数据采集卡的选用及应用 卡内部卡外部 + 气 信号源 c。吼。ct。r 单端梗式采集原理图 卡内部卡外部 差分梗式采集原理图c。强。。‘。r 图l单端和差分梗式采集的原理图 3研华数据采集卡的软件编程 研华系列产品可以在vC、vB、Delplli、Borl锄d c++ 程,用户只要安装好研华的驱动程序就可以直接在开发环境下进行编程。由于Ⅵsual 是工作在MFC上的面向对象的程序设计平台,具有强大的数据库功能,并可利用专用的控 件来实现Windows环境下的硬件和接口操作,而且考虑到数据采集的稳定性,所以一般采 sual 用Vi C++本身不提供对计算机外设进行底层操作 C++语言作为开发环境。可是Ⅵsual API描述,不过在编译 的函数和语句,但研化本身软件提供的函数都严格按照Windows 连接时候是还要将ADSAPl32.Lm文件加载进去,否则编译将通不过。 研华系列数据采集卡主要分为软件方式采集、中断采集和DMA采集三类,它们的整 体软件流程图是相同的,如图3所示: 图2数据采集整体流程图 3.1 开关设备 利用研华数据采集卡进行数据采集之前必须首先获得插入卡的数目、特征和设备句柄,并打开卡; 装备制造业与信息化高层论坛 l37 DRV—DeviceGetList() 获得设备操作旬柄,关闭卡。 假如系统中只用到一块设备卡的话,可以省略DRv 且必须在打开设备之前调用。 3.2参数设置和数据采集 各种采集方式的机理是不同的,所以需要设置的参数变量也是不相同的,编程流程也 都各有特点。 3.2.1 软件采集 软件采集流程简洁,是通过软件查询加完成标志,读数据至计算机。这种方法适合 速度较慢(1KHz)的场合、要求精度不高的场合。软件采集又分为单通道和多通道两类。 他们的软久流程图如图3所示: st,Tri Ch·nnels,G-jnLiEEer舶ode 来集流程圉鬈疆黼 采集流程图热糕售 图3单通道和多通道软件采集流程图 DRV MAIvoltagehl()设定采集通道,然后通过DRV 拟量值,并转换为数字量。 这里需要设定的参数变量主要有: 即AICon凤.DasCh锄采样通道, 胛AICon凤.DasGain获得设备的代码 PU~Ⅳbltagehl.THgMode触发方式 PT AIVbltageh.voltage返回电压值 PT--MAICon凤.NumCh觚采样通道的数目, 州mCon埏.StanChan采样的开始通道 刚mConfig.G曲枷获得设备的代码 PT MAIvonageIll.THgMode触发方式 PT M舭voltageIll.、bltag刨哳ay返回电压值 的频率决定。 3.2.2 中断采集 中断采集是通过~D完成后向计算机发出中断请求,中断程序进行数据采集。中断采 集适合速度快、采集的精度也更高,一般用应用于要求响应时间较快(30KHz)的高精度场 合。它的软件流程图如图4: Ch-nnel,G“ CoⅡt,Cycli。 围4中断采集流程圈 中断采集首先通过DRV FAmtStan()开始单通道异步数据的采集,然后利用 DRV FAIStop()停止的数据的采集。 这里需要设定的参数变量主要有: P1.FAmtStan.嘶gSrC触发方式 门FAIhltStan.chaIl采样通道 PT FAⅢltStan.gain获得设备的代码 PT FAⅢltStan.bu髋r分配资源缓存区 PT_FAⅡIltStan.S锄pleRate采样频率 P1』AmtStart.count转换通道 盯FAmltStart.cyclic循环方式 PT 默认中断地址 P1’-IAICheck.ActiveBuf当前缓存区 PT_FAIcheck.stopped执行是否完成 P1’-I认ICheck.ove脚ln缓存区是否溢出 P1j认ICheck.Hal瓜eady半缓存区是否满 PⅡ’AICheck.retrieved缓存区保存数据的数目 PT FAⅡ.raIlsfer.ActiveBuf当前缓存区 PT FAmansfer.Data聊e数据类型 PT FAⅡtaIlsfer.start从资源缓存区到数据缓存区读数的开始地址 PT FAmansfer.count从资源缓存区到数据缓存区读数的数目 PT FArrransf;er.ov∞un溢出标志 装备制造业与信息化高层论坛 Prr FAmansfer.DataBu脓数据缓存区 3.2.3 DMA采集 查询方式和中断方式都会浪费大量CPu时间,而DMA采集是利用DMA控制器,采 用双数据缓冲器来完成数据采集卡和PC间数据传输,速率更快、精度更高,软件编程也 是最复杂的,这种方式适合大批量的快速数据传输。它的软件流程图如图5: 图5 D棚^采集流程图 中断采集首先通过DRV 否完成并返回当前值,并利用DRV FAⅡ.raIlsfer()将采集到数据传输到分配的内存区,当采 集完所需数据时再通过DRV FreeDMABu骶r() FAIStop()停止的数据的采集,并通过DRV 释放开辟的内存。 由于DMA采集和中断采集用的很多相同的函数,所以很多参数也是相同的,这里需 要设定的其他参数变量主要有: PT AllocateDMABu能r.CyClicMode循环方式 PT_A1locateDMABuffI冼RequestBufsize所需缓存区大小 PT--AllocateDMABu侬Ir.AIctualBufSize实际缓存区大小 PT A110cateDMABu骶r.bufFer缓存区地址 PT_黔DmaStan.1HgSrc触发方式 ‘ PT fif旧maStan.S锄pleRate采样频率 PT Ff∞maStart.ch锄采样通道 PT_FADmaStart.count每次采集数据的总数目 + 门FADmaStan.bu鼢数据缓存区 中断采集和DMA采集都需要开辟一块数据缓存区,来存放采集到的数据,我们可以 常快,内存一般不要分配得太小,不然会出现采集异常。中断采集和DMA采集不同于软 件采集,它的采集速率是由数据采集卡的内部时钟确定的。 中断采集和DMA的缓存区都有两个,bu触A和bu胁B,在数据采集开始时, PT A, 当bu骶r A满的时候将PT FAICheck.HalfReady和PT 据放到bu骶rB,调用DRV FAmansfer()函数,并将PT A的数据从PT FAⅡransf;er.start开始读取到PT 个数到达PT FArrransfer.count时,将PT bu骶r B满的 时候将PT FAICheck.Hal依eady置2、PT bu虢rA中,再次调用DRV FAITransf酹()函数,这时将PT bu脏r B的数据从PTFAm锄sfer.start开始读取到PT 数据的个数到达PT:FAm锄sfer.count时,PT FAmansf;er.ove删n 将bu仃er 置O, B清零、PTFAICheCk.Hal瓜eady和PT PT f’AICheck.ove脚ln置1,完成一次数据采集。 中断采集和DMA采集还必须要注意以下两点: 用手册没有明确声明需要调用此函数,但在实际的编程过程中,如果缺省此函数则中断 采集和DMA采集根本就不能实现。 98下调 2000或window 2)最好在windowNT操作系统下调试和运行。在window 试和运行时经常会出现中断冲突和由于中断源不释放出现死机的情况。如:PcL-1710 98下它会和 2000或window 是PCI插槽的,地址和中断号都是默认的,但在Window 声卡、UsB使用同一个中断号,在调试的过程中,经常会出现中断冲突,发生死机; 2000或window98,就不 但在NT下,由于操作系统对中断的处理方式不同于window 会出现上述问题。 4结束语 本文分析结合VC开发环境,分析了研华数据采集卡的各种采集方式的程序流程和编 程技巧,实践证明这些程序流程和编程技巧是非常实用和有效的。希望此文能对使用研华 数据采集卡的软件编程人员有所帮助。 · 参考文献: l 谭浩强著.C程序设计.第二版.北京:清华大学出版社。2000 2 黄维通著.ⅥsualC++面向对象与可视化程序设计.北京:清华大学出版,200l 3 刘发明、张学军、毛乃宏著.HP8530lB天线测量系统幅度和相位稳定性的实验研究仪器仪表标准化与计 量,2000 4 徐士良等著.软件应用技术基础.北京:清华大学出版社,1994 5 (美)David C++6.0技术内幕.北京:北京希望电子出版社,2002 J.Kmmins姑等著.希望图书创作室译.Ⅵsual 6 , 汤红诚等.PCL818在数据采集中的应用.自动化与仪表.2000.(1).27-28 are kinds0fData CardofADV悄髓CH 111 ch盯ac觚ofVaIious Abstr舵t: tlle Pi喇ng paper, and aIld me flowofVariouscol modestIle in廿Dduced lecting meory compared,progmm Picking tlled纰山ase凡nctionofADⅥ蝌TECH., VC enViro舳ent舳d are basedon deVeloping analyzed 0fme ADW蝌TECH 孤dme skiUs S嘶es products批discussed. using傩烛ods觚d KeyWords:ADⅥ悄Ⅱ’CH;DataCard.~D;con№l;sof附a∞;intermpt;DMA Picking

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