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一.板卡的分類 a. 按接口類型分類: 通用版板卡常見的接口總線為ISA總線和PCI總線。這兩種總線形式在通訊功能實現(xiàn)的方式上有區(qū)別,對于驅(qū)動開發(fā)來說,一般ISA總線通過直接操縱IO端口來完成通訊功能;PCI總線的板卡廠商大多提供DLL庫,設(shè)備驅(qū)動通過調(diào)用DLL庫來實現(xiàn)通訊功能。因為調(diào)用DLL庫的方式對硬件操作的細(xì)節(jié)已經(jīng)屏蔽,DLL庫函數(shù)調(diào)用方式各不相同而且比較簡單,所以下文中有關(guān)板卡驅(qū)動開發(fā)和MCGSPORT的內(nèi)容都是針對操縱IO端口的通訊方式而言的。 b. 按功能分類: 板卡的主要功能就是各種電信號采集和輸出。常見的包括:開關(guān)量輸入輸出(開入DI、開出DO)、模擬量輸入輸出(模入AI、模出AO)、繼電器輸出(輸出繼電器觸點(diǎn)的斷開閉合狀態(tài))、T/C(定時/計數(shù)) ,一般來說一種型號的板卡都結(jié)合了上述功能中的一種或多種。 二.與板卡有關(guān)的知識點(diǎn) a. 雙端輸入方式: 各路輸入信號各自使用自己的參考地電位,即各路輸入信號之間不共地。而這些信號源地參考地電位(地線)略有差異,可考慮使用這種接線方式,即差分輸入方式。(由于本卡上使用地多路選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)再內(nèi)部有電氣上地連結(jié),即通道隔離電阻不是無窮大,因此有時在使用雙端輸入方式時,輸入信號容易受干擾。所以如果一定要選擇雙端輸入方式則應(yīng)加強(qiáng)信號線地抗干擾處理,同時還應(yīng)確保模擬地及外接儀器機(jī)殼接地良好。而且特別注意地是,所有接入地信號,不論是高電位還是低電位,其電平相對于模擬電位應(yīng)不超過±12V,以避免電壓過高造成器件損壞)。 b. 單極性信號: 輸入信號相對于模擬地電位來講,只偏向一側(cè),如輸入電壓位0—10V。 c. 雙極性信號: 輸入信號相對于模擬地電位來講,可高可低,如輸入電壓位-5V-+5V。 d. 碼制: 模擬量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后,形成一組由0開始地連續(xù)整數(shù),每一個數(shù)值對應(yīng)著一個特定地模擬量值,這種對應(yīng)關(guān)系稱為編碼方法或碼制。依據(jù)輸入信號地不同分為單極性原碼與雙極性偏移碼。單極性輸入信號對應(yīng)著單極性原碼,雙極性信號對應(yīng)著雙極性偏移碼。 單極性原碼: 以12位A/D為例,輸入單極性信號0—10V。轉(zhuǎn)換后得到0-4095地數(shù)字量,數(shù)字量0對應(yīng)地0對應(yīng)模擬量0V,數(shù)字量4095對應(yīng)的模擬量為10V,這種編碼方法稱為單極性原碼,其數(shù)字量值與模擬電壓值的對應(yīng)關(guān)系可描述為: 模擬電壓值=數(shù)碼(12位)×10(V)/4096 (V) 即1LSB(1個數(shù)碼位)=2.44mV 雙極性偏移碼: 以12位A/D為例,輸入雙極性信號-5V-+5V。轉(zhuǎn)換后得到0-4095的數(shù)字量,數(shù)字量0對應(yīng)的模擬量為-5V,數(shù)字量4095對應(yīng)的模擬量為+5V,這種編碼方法稱為雙極性偏移碼,其數(shù)字量值與模擬電壓值的對應(yīng)關(guān)系可描述為: 模擬電壓值=數(shù)碼(12位)×10(V)/4096-5 (V) 即1LSB(1個數(shù)碼位)=2.44mV 此時12位數(shù)碼的最高位(DB11)為0表示負(fù),1表示正。偏移碼與補(bǔ)碼僅在符號位上定義不同,如果反向運(yùn)算,可以先求出補(bǔ)碼再將符號位取反就可得到偏移碼。 e. A/D轉(zhuǎn)換速率: 表明A/D轉(zhuǎn)換芯片的工作速度。如對BB公司的ADS774來講,完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時間是10微秒,則它的轉(zhuǎn)換速率為100KHz。檢查狀態(tài)字可以判定A/D轉(zhuǎn)換是否完成,也可以設(shè)定固定的延時而不去查詢狀態(tài)字。 f. 通過率: 指A/D采集卡對某一路信號連續(xù)采集時的最高采集速率。 g. 初始地址:(或稱板基地址): 使用板卡時,需要對卡上的一組寄存器進(jìn)行操作,這組寄存器占用數(shù)個連續(xù)的地址,一般將其中最低的地址值定為此卡的初始地址,這個地址值需要使用卡上的撥碼開關(guān)來設(shè)置。 h. DI、DO IO地址操作方式: 通常對于開關(guān)量來說,每8個開關(guān)量需要占用1個地址,但是有的板卡對同一個地址,既可以提供輸入功能,也提供輸出功能。此時,8個開關(guān)量輸入和8個開關(guān)量輸出共同占用1個地址。 i. AI、AO IO地址操作方式: 常見的情況是板卡給每一個輸入提供一個單獨(dú)的地址,一個模擬量輸入需要占用兩個地址,但是也有一些板卡,一個輸入只占用一個地址,通過高位和地位分別輸入的方式完成。甚至有時所有的模擬量輸入通道通過對一個地址循環(huán)讀取輸入的方式來完成,這個需要具體看板卡的說明書才能確定。 j. 板卡的接地問題: 某些開關(guān)量輸出板卡需要外供電源,開關(guān)量的狀態(tài)為1時,輸出電平與外供電源電壓相等;狀態(tài)為0時,輸出電平為零。此時外供電源的GND應(yīng)該可靠接地,否則開關(guān)量狀態(tài)為0時,測得的輸出電平往往是浮動的,不是準(zhǔn)確的零。 k. T/C(計時/計數(shù)器)常見工作模式(以8253芯片為例): MODE 0計數(shù)器方式: GATE升高后,開始按設(shè)入的16BIT數(shù)據(jù)做減法計數(shù)并OUT=0,直到零時OUT=1。 MODE 1可編程單穩(wěn): 16BIT數(shù)據(jù)設(shè)入后,GATE由0變?yōu)?時,OUT=0;當(dāng)計數(shù)結(jié)束時,OUT=1,并可由GATE重新觸發(fā)。 MODE 2頻率發(fā)生器: GATE=1 時開始減法計數(shù),OUT=1直到計為0時,OUT=0一個CLK周期, 然后OUT=1重復(fù)上述過程。 MODE 3方波發(fā)生器: 同 MODE 2,但輸出是方波而不是脈沖。 MODE 4軟件觸發(fā)選通信號: GATE=1并16BIT數(shù)據(jù)設(shè)定后,做減法計數(shù)OUT=1,等于0時OUT=0一個CLK周期,此后OUT=1。 MODE 5硬件觸發(fā)選通信號: 同MODE 4, 但由GATE控制,當(dāng)GATE有一個低電平脈沖時(GATE=1 0 1,即一個負(fù)脈沖)TIMER 開始工作, 并可重新觸發(fā)。
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