基于LabVIEW的便攜式汽車(chē)儀表檢測儀的研制----設計方案與硬件結構（二）

　　K-LINE通訊板卡：

　　是-種可以同時(shí)高速處理控制和信息數據的現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )系統，可以提供高效、-體化的工廠(chǎng)和過(guò)程自動(dòng)化控制。是-種通訊中信息總線(xiàn)傳輸裝置和CAN總線(xiàn)相似。

　　PXI介紹：

　　PXI(PCIExtensionforInstrumentation)是由美國NI公司于1997年推出的測控儀器總線(xiàn)標準。它將comPactPCI規范定義的PCI總線(xiàn)技術(shù)發(fā)展成適合于試驗、測量與數據采集場(chǎng)合應用的機械、電氣和軟件規范，從而形成了新的虛擬儀器體系結構。制訂PXI規范的目的是為了將臺式PC的性能價(jià)格比優(yōu)勢與PCI總線(xiàn)面向儀器領(lǐng)域的必要擴展完美地結合起來(lái)，形成-種主流的虛擬儀器測試平臺。

　　PXI總線(xiàn)是PCI總線(xiàn)的增強與擴展，并與現有工業(yè)標準ComPactPCI兼容，它在相同插件底板中提供不同廠(chǎng)商產(chǎn)品的互聯(lián)與操作。作為-種開(kāi)放的儀器結構，PXI提供了在VXI以外的另-種選擇，滿(mǎn)足了希望以比較低的價(jià)格獲得高性能模塊儀器的顧客需求。PXI最初只能使用內嵌式控制器，后來(lái)NI公司發(fā)布了MXI-3接口，擴展了PXI的系統控制，包括直接PC控制、多機箱擴展和更長(cháng)的距離控制，擴大了PXI的應用范圍。為了滿(mǎn)足測控模塊的需要，PXI總線(xiàn)通過(guò)Jl連接器提供了33MHz的系統時(shí)鐘，通過(guò)J2連接器提供了IQMHz的TTL參考時(shí)鐘信號、TTL觸發(fā)總線(xiàn)和12引腳的局部總線(xiàn)。這樣同步、觸發(fā)和時(shí)鐘等功能的信號線(xiàn)均可直接從PXI總線(xiàn)上獲得，而不需要繁多的連線(xiàn)和電纜。PXI也定義了-個(gè)星型觸發(fā)系統，與VXI不同的是，它通過(guò)1槽傳送精確的觸發(fā)信號，用于模塊間精確定時(shí)。

　　PCI(PeriPheral ComPonent Intereonneet)：

　　一種由英特爾(Intel)公司1991年推出的用于定義局部總線(xiàn)的標準。此標準允許在計算機內安裝多達10個(gè)遵從PCI標準的擴展卡。最早提出的PCI總線(xiàn)工作在33MHz頻率之下，傳輸帶寬達到133MB/s(33MHZ* 32bit/s)，基本上滿(mǎn)足了當時(shí)處理器的發(fā)展需要。隨著(zhù)對更高性能的要求‘，后來(lái)又提出把PCI總線(xiàn)的頻率提升到“MHz，傳輸帶寬能達到266MB/S. 1993年又提出了64bit的PCI總線(xiàn)，稱(chēng)為PCI-X，目前廣泛采用的是32-bit、33MHz或者32-bit、66MHz的PCI總線(xiàn)，64bit的PCI-X插槽更多是應用于服務(wù)器產(chǎn)品。從結構上看，PCI是在CPU和原來(lái)的系統總線(xiàn)之間插入的-級總線(xiàn)，具體由-個(gè)橋接電路實(shí)現對這-層的管理，并實(shí)現上下之間的接口以協(xié)調數據的傳送。管理器提供信號緩沖，能在高時(shí)鐘頻率下保持高性能，適合為顯卡，聲卡，網(wǎng)卡，MODEM等設備提供連接接口，工作頻率為33MHz/66MHZ.

　　PCI總線(xiàn)系統要求有-個(gè)PCI控制卡，它必須安裝在-個(gè)PCI插槽內。這種插槽是目前主板帶有最多數量的插槽類(lèi)型，在當前流行的臺式機主板上，ATX結構的主板-般帶有5-6個(gè)PCI插槽，而小-點(diǎn)的mATX主板也都帶有2-3個(gè)PCI插槽。根據實(shí)現方式不同，PCI控制器可以與CPU-次交換32位或64位數據，它允許智能PCI輔助適配器利用-種總線(xiàn)主控技術(shù)與CPU并行地執行任務(wù)。PCI允許多路復用技術(shù)，即允許-個(gè)以上的電子信號同時(shí)存在于總線(xiàn)之上。

　　本文研發(fā)的基于LabVIEW便攜式汽車(chē)儀表檢測儀功能和要求所需，我們因此選擇NI PXI-6528數字I/O通信板卡。如圖3-2所示。NI PXI-6528模塊是用于PXI CompactPCI系統的48通道并行隔離工業(yè)數字I/O接口。NI PXI-6528具有24路數字輸入通道和24路數字開(kāi)關(guān)輸出通道，無(wú)需使用跳線(xiàn)。使用PXI-6528，數字電平可達士60VDC，開(kāi)關(guān)電流可達150A.PXI-6528的隔離特性能為您的系統減少噪音，去除外部信號帶來(lái)的尖脈沖，并切斷接地回路。開(kāi)啟可編程上電狀態(tài)，您能在軟件中配置初始輸出狀態(tài)，確保與工業(yè)激勵器(泵、閘、發(fā)動(dòng)機、繼電器)接通時(shí)操作的安全和無(wú)故障。通過(guò)使用電子I/O看門(mén)狗，您能在計算機或應用程序出現故障時(shí)，使設備進(jìn)入可配置的安全輸出狀態(tài)，從而保證-旦設備與工業(yè)激勵器接通，便能對故障狀況有所檢測并進(jìn)行安全恢復。在數字狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)(無(wú)需輪詢(xún))，該數字FO設備可通知并觸發(fā)您的軟件?？删幊梯斎霝V波器可通過(guò)軟件設置濾波器，用于消除噪音并為數字開(kāi)關(guān)/繼電器去除抖動(dòng)。

　　此板卡能夠模擬產(chǎn)生出各種汽車(chē)儀表所需的數字信號，輸入給對應的汽車(chē)儀表和-些報警裝置，當傳送的-些數據超出儀表所允許的范圍之外時(shí)，報警裝置就開(kāi)始工作，及時(shí)的反應汽車(chē)的工作情況，發(fā)出報警信號，來(lái)提醒駕駛員，為了安全的運行現在需要采取相應的措施。同時(shí)也可以通過(guò)總線(xiàn)把-些信號輸出給儀表。下圖3-3是PXI機箱。

　　數據通信轉換板卡：將-種信號轉換成另-種信號的裝置。信號是信息存在的形式或載體。在自動(dòng)化儀表設備和自動(dòng)控制系統中，常將-種信號轉換成另-種與標準量或參考量比較后的信號，以便將兩類(lèi)儀表聯(lián)接起來(lái)，因此，轉換器常常是兩個(gè)儀表(或裝置)間的中間環(huán)節.各種類(lèi)型的轉換器的出現，大大擴大了各類(lèi)儀表(裝置)的使用范圍，使自動(dòng)控制系統具有更多的靈活性和更廣的適應性。各類(lèi)轉換器的基本作用是將信息轉換成便于傳輸和處理的形式，要求轉換過(guò)程中信息不發(fā)生畸變、失真、延遲等，因此對轉換器的線(xiàn)性度、輸入輸出阻抗匹配和隔離等有-定要求：①線(xiàn)性特性。要求轉換器的輸出信號Y與輸入信號X之間具有良好的比例關(guān)系，即Y=KX+A，式中K、A為常數。②輸入阻抗和輸出阻抗。轉換器輸入阻抗和輸出阻抗必須與輸入端儀表和輸出端儀表相匹配，才能獲得高的轉換精度。③隔離特性。輸入電路、輸出電路與電源電路在直流電位上應彼此隔離，輸入、輸出電路F的接地點(diǎn)應分開(kāi)，以提高抗干擾能力。

　　采用-塊數據通信轉換卡來(lái)完成儀表參數的標定以及作為CAN節點(diǎn)與車(chē)上其他CAN節點(diǎn)的數據通信，該卡的主要功能是完成串口信號與CAN信號之間的轉換功能，開(kāi)發(fā)數據通信轉換卡的目的-是為了節約成本，二是考慮到大多數臺式機或筆記本沒(méi)有CAN接口。通過(guò)這個(gè)板卡對被控儀表的特征參數，

　　如車(chē)輛的特征系數、傳感器的傳感系數、發(fā)動(dòng)機的速比以及儀表的-些標定參數等進(jìn)行設定。由于目標車(chē)型不確定，儀表的-些特征參數需要實(shí)車(chē)測試才能最后標定，所以該板卡可作為以后儀表參數標定用。

　　各種板卡在基于LabVIEW便攜式汽車(chē)儀表檢測儀起到信息轉換的作用，把各種儀表采集的信號轉換成總線(xiàn)能傳輸的信號，這樣這些信號才能被工控機接受和處理。