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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的方式上有區(qū)別,對于驅動開發(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,設備驅動通過調用DLL庫來實現通訊功能。因為調用DLL庫的方式對硬件操作的細節(jié)已經屏蔽,DLL庫函數調用方式各不相同而且比較簡單,所以下文中有關板卡驅動開發(fā)和MCGSPORT的內容都是針對操縱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(輸出繼電器觸點的斷開閉合狀態(tài))、T/C(定時/計數) ,一般來說一種型號的板卡都結合了上述功能中的一種或多種。 二.與板卡有關的知識點 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換開關再內部有電氣上地連結,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加強信號線地抗干擾處理,同時還應確保模擬地及外接儀器機殼接地良好。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,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: 模擬量信號轉換為數字量后,形成一組由0開始地連續(xù)整數,每一個數值對應著一個特定地模擬量值,這種對應關系稱為編碼方法或碼制。依據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著單極性原碼,雙極性信號對應著雙極性偏移碼。 單極性原碼: 以12位A/D為例,輸入單極性信號0—10V。轉換后得到0-4095地數字量,數字量0對應地0對應模擬量0V,數字量4095對應的模擬量為10V,這種編碼方法稱為單極性原碼,其數字量值與模擬電壓值的對應關系可描述為: 模擬電壓值=數碼(12位)×10(V)/4096 (V) 即1LSB(1個數碼位)=2.44mV 雙極性偏移碼: 以12位A/D為例,輸入雙極性信號-5V-+5V。轉換后得到0-4095的數字量,數字量0對應的模擬量為-5V,數字量4095對應的模擬量為+5V,這種編碼方法稱為雙極性偏移碼,其數字量值與模擬電壓值的對應關系可描述為: 模擬電壓值=數碼(12位)×10(V)/4096-5 (V) 即1LSB(1個數碼位)=2.44mV 此時12位數碼的最高位(DB11)為0表示負,1表示正。偏移碼與補碼僅在符號位上定義不同,如果反向運算,可以先求出補碼再將符號位取反就可得到偏移碼。 e. A/D轉換速率: 表明A/D轉換芯片的工作速度。如對BB公司的ADS774來講,完成一次轉換所需要的時間是10微秒,則它的轉換速率為100KHz。檢查狀態(tài)字可以判定A/D轉換是否完成,也可以設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行操作,這組寄存器占用數個連續(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來設置。 h. DI、DO IO地址操作方式: 通常對于開關量來說,每8個開關量需要占用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個開關量輸入和8個開關量輸出共同占用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: 某些開關量輸出板卡需要外供電源,開關量的狀態(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應該可靠接地,否則開關量狀態(tài)為0時,測得的輸出電平往往是浮動的,不是準確的零。 k. T/C(計時/計數器)常見工作模式(以8253芯片為例): MODE 0計數器方式: GATE升高后,開始按設入的16BIT數據做減法計數并OUT=0,直到零時OUT=1。 MODE 1可編程單穩(wěn): 16BIT數據設入后,GATE由0變?yōu)?時,OUT=0;當計數結束時,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,OUT=1直到計為0時,OUT=0一個CLK周期, 然后OUT=1重復上述過程。 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數據設定后,做減法計數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GATE有一個低電平脈沖時(GATE=1 0 1,即一個負脈沖)TIMER 開始工作, 并可重新觸發(fā)。
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