數據采集(DAQ)基礎知識

　　一個(gè)常見(jiàn)的DIO應用是傳送計算機和設備之間的數據，這些設備包括數據記錄器、數據處理器以及打印機。因為上述設備常以1個(gè)字節(8位)來(lái)傳送數 據，插入式DIO設備的數字線(xiàn)常排列為8位一組，許多具有數字能力的板卡具有帶同步通信功能的握手電路。通道數、數據速率和握手能力都是很重要的技術(shù)指 標，您需要了解這些指標并且它們要與應用的要求相匹配。

　　定時(shí)I/O

　　計數器/定時(shí)器在許多應用中具有很重要的作用，包括對數字事件產(chǎn)生次數的計數、數字脈沖計時(shí)，以及產(chǎn)生方波和脈沖。您通過(guò)三個(gè)計數器/計時(shí)器信號就可以實(shí)現所有上述應用——門(mén)、輸入源和輸出。

　　門(mén)——門(mén)是指用來(lái)使計數器開(kāi)始或停止工作的一個(gè)數字輸入信號。

　　輸入源——輸入源是一個(gè)數字輸入，它的每次翻轉都導致計數器的遞增，因而提供計數器工作的時(shí)間基準。

　　輸出——在輸出線(xiàn)上輸出數字方波和脈沖。

　　應用一個(gè)計數器/計時(shí)器時(shí)最重要的指標是分辨率和時(shí)鐘頻率。分辨率是計數器所應用的位數。簡(jiǎn)單地說(shuō)，高分辨率意味著(zhù)計數器可以計數的位數越高。時(shí)鐘 頻率決定了您可以翻轉數字輸入源的速度有多快。當頻率越高，計數器遞增的也越快，因此對于輸入可探測的信號頻率越高，對于輸出則可產(chǎn)生更高頻率的脈沖和方 形波。在我們的E系列數據采集設備中采用了DAQ-STC計數器/計時(shí)器，其時(shí)鐘頻率為20 MHz，共有16個(gè)24位計數器。在NI 660x計數器/計時(shí)器設備中，所用的NI-TIO計數器/計時(shí)器最高時(shí)鐘頻率為80 MHz，共有8個(gè)32位計數器。

　　DAQ-STC是NI的一種定制的專(zhuān)用集成電路 (ASIC) ， 它是為數據采集應用專(zhuān)門(mén)設計的。與應用在數據采集設備上的其他現有計數器/計時(shí)器芯片相比較，DAQ-STC是與眾不同的。例如，DAQ-STC是一個(gè)正 向/反向的計數器/計時(shí)器，意味著(zhù)它可以使用附加的外部數字信號，根據“高”或“低”電平，來(lái)正向計數或反向計數。這種類(lèi)型的計數器/計時(shí)器可用于旋轉或 線(xiàn)性編碼器來(lái)測量位置。其它的專(zhuān)有功能還有生成緩沖式脈沖系列、對相同的采樣時(shí)間進(jìn)行定時(shí)、相關(guān)時(shí)間戳記、以及采樣速率的瞬間改變 。

　　NI-TIO也是一種針對計時(shí)應用特定設計的定制的ASIC。它將所有的DAQ-STC計數器/計時(shí)器的功能進(jìn)行合并，并且還加入了新的特點(diǎn)，如自身編碼器的兼容性、消除反沖過(guò)濾器和兩個(gè)信號的邊緣分離測量。

　　圖7自動(dòng)潤滑檢測應用(應用了一個(gè)SCXI機箱和在Macintosh上運行的LabVIEW)

　　軟件

　　軟件使PC和數據采集硬件形成了一個(gè)完整的數據采集、分析和顯示系統。沒(méi)有軟件，數據采集硬件是毫無(wú)用處的——或者使用比較差的軟件，數據采集硬件 也幾乎無(wú)法工作。大部分數據采集應用實(shí)例都使用了驅動(dòng)軟件。軟件層中的驅動(dòng)軟件可以直接對數據采集硬件的寄存器編程，管理數據采集硬件的操作并把它和處理 器中斷，DMA和內存這樣的計算機資源結合在一起。驅動(dòng)軟件隱藏了復雜的硬件底層編程細節，為用戶(hù)提供容易理解的接口。

　　例如，以下的代碼片斷顯示了使用C語(yǔ)言的NI-DAQ功能調用，該功能從MIO-16E-10的一個(gè)模擬輸入通道讀取電壓并進(jìn)行換算。

　　隨著(zhù)數據采集硬件、計算機和軟件復雜程度的增加，好的驅動(dòng)軟件就顯得尤為重要。合適的驅動(dòng)軟件可以最佳地結合靈活性和高性能，同時(shí)還能極大地降低開(kāi)發(fā)數據采集程序所需的時(shí)間。