labview数据采集设备的定时与触发Word格式.docx
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三、同步18
3.1同步的类型,锁步和握手18
3.2主设备和伺服设备18
3.3错误源19
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3.4同步的方法20
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3.5计数器同步23
3.6触发延迟校正24
3.7与同步相关的概念24
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定时与触发
一、硬件定时和软件定时的比拟
软件定时或硬件定时用于控制信号生成的时间。
硬件定时,例如,设备上的时钟〔数字信号〕,控制信号生成的速率。
软件定时就是由操作系统和软件来控制采样生成,而不是由测量设备来控制。
硬件时钟运行远比软件快。
硬件时钟比软件更为准确。
在NI-DAQmx中,选择采样时钟定时函数/VI来确定硬件定时,或设置采样时钟的采样定时类型属性。
如不进展上述设置,将采样定时类型属性设置为按需采集,表示已选择软件定时。
注:
有些设备不支持硬件定时。
关于设备是否支持硬件定时,请查看设备的说明文档。
1.1时钟
周期性的数字边沿可当作时钟用来计时。
采样时基时钟和20MHz时基时钟表示消耗的时间,用于将信号按时间对齐。
时钟,顾名思义通常不像触发一样引起某个动作。
采样时钟例外。
以下是DAQ设备常用的时钟。
关于设备上时钟的详细信息,见设备的说明文档。
AI转换时钟—多路复用设备上直接引发ADC转换的时钟。
与设备最快的AI转换时钟速率相比,默认AI转换时钟另需要通道间10µ
s的稳定时间。
当采样时钟频率过高而导致无法使用10µ
s额外稳定时间时,默认AI转换时钟频率将使用采样时钟频率所允许的最高稳定时间。
如一个任务中有多台设备,即使这些设备最大允许的AI转换时钟速率可能不同,任务中的所有设备均使用一样的额外稳定时间。
AI转换时钟时基—被分成更准确的时间精度,用作AI转换时钟。
AI采样时钟—控制采样时间间隔的时钟。
采样时钟每滴答一次〔生成一次脉冲〕,即在每条通道上采集一个样本。
AI采样时钟时基—作为AO采样时钟源的板载时钟。
AO采样时钟时基被划分为更细的精度,生成AO采样时钟。
计数器时基—连接至计数器源接线端的时钟〔例如,Ctr0Source〕。
DI采样时钟—控制采样时间间隔的时钟。
DO采样时钟—控制采样时间间隔的时钟。
DO采样时钟时基—作为DO采样时钟源的板载时钟。
DO采样时钟时基被划分为更细的精度,生成DO采样时钟。
主时基—设备上其他计数器时钟的板载时钟。
主时基被划分为更细的精度,用于生成更慢的时钟测量消耗的时间。
该时基是板载时钟作为AI采样时钟时基、AO采样时钟时基和计数器时基的源。
12.8MHz时基—主时基的板载时钟源,由此派生出其他时基。
该时基用于在机箱之间同步任务。
13.1072MHz时基—主时基的板载时钟源,由此派生出其他时基。
20MHz时基—主时基的板载时钟源,由此派生出其他时基,如设备不支持
80MHz时基。
否那么,通过将80MHz时基除以4,生成一个新的时钟。
80MHz时基—主时基的板载时钟源,由此派生出其他时基。
100MHz时基—主时基的板载时钟源,由此派生出其他时基。
100kHz时基—通过将20MHz除以200形成的时钟。
M系列、C系列和X系列设备没有随机频率的主时基。
这些设备直接使用20MHz/80MHz/100kHz时基。
以下图显示了使用模拟输入和模拟输出定时的M系列时钟。
框图中的黑色圆圈表示接线端。
以下图显示了使用模拟输入和模拟输出定时的C系列时钟。
以下图显示了使用模拟输入、模拟输出、数字输入和数字输出定时的X系列时钟。
以下图显示了使用模拟输入和模拟输出定时的E系列时钟。
注意:
触发和时钟的区别
当作为触发使用的数字边沿具有周期性时,触发和时钟的区别不大。
在上述情况下,触发就是引起设备进展一个操作的时钟信号。
采样时钟就是一个很好的例子。
生成一个采样的鼓励通常为一个时钟信号,所以,NI-DAQmx配置采样时钟,而不是采样触发。
将采样时钟看作一种提供触发信号的方式,两者的区别就显而易见了。
1.2采样定时类型
NI-DAQmx引入了采样定时类型的概念。
每种定时类型都是鼓励信号生成的不同方式。
通过“定时〞函数/VI选择采样定时类型。
也可通过属性设置以下采样定时类型:
采样时钟——产生各个采样的数字边沿。
几乎所有的设备都有一个专门的板载时钟用于周期性产生这些边沿。
当时钟源不是专用的板载时钟时,边沿可能是非周期性的。
即使边沿是非周期性的,仍需使用采样时钟定时。
采样时钟定时是硬件定时的一种。
按要求——每次读取或写入函数/VI执行时,设备尽快生成所需的采样。
在该形式下,采样质量属性被忽略。
按需采集是一种软件定时。
检测更改——当NI-DAQmx在数字线或数字端口检测到改动〔上升沿、下降沿或两者兼而有之〕,改动检测定时从数字物理通道采集样本。
改动检测定时减少了应用程序需处理的数字数据。
在某些设备上需注意改动检测造成的过溢。
NI-DAQmx在下一次改动检测事件之前无法读取采样,即会发生过溢。
造成一个或多个采样丧失。
使用“改动检测定时〞函数/VI,指定要检测改动的上升沿和下降沿。
任务开场后,可使用过溢属性查询是否有过溢发生。
握手——握手采样定时类型用于通过8255协议采集或生成数字数据。
许多设备具有8255芯片,局部仿8255协议的设备默认支持握手定时类型。
突发握手——突发握手定时在数据线上使用时钟协议采集或生成数字数据。
该定时类型有三种控制信号:
采样时钟、暂停触发和传输就绪事件。
如外围设备置暂停触发无效,DAQ设备置“传输就绪〞事件有效,每个活动采样时钟边沿均会发生数据传输。
根据是否导入或导出采样时钟,可以有单独的突发握手事件函数/VI。
因为在两台设备之间共享时钟会有诸多限制〔例如,设置和保持时间〕,所以选用适宜的函数/VI较为重要。
隐式——隐式采样形式用于使用计数器采集周期或频率采样。
也用于生成脉冲。
定时类型被称为隐式,因为待测量的信号是定时信号本身,或定时在生成的脉冲序列中是隐式的。
设备使用采样时钟控制采集样本和生成样本的速率。
采样时钟设置两个采样之间的时间间隔。
时钟的每次计时周期都在每个通道上开场一次采样或生成一个采样。
在传统NI-DAQ(Legacy)中,采样时钟被成为扫描时钟或扫描间隔计数器。
也可将外部时钟源作为采样时钟。
在软件中,通过指定采样率指定间隔〔时钟采集或生成信号的速度〕,在传统NI-DAQmx中被称为扫描速率或更新速率。
可通过应用于信号的信号调理和应用程序中的通道数量限制采样率。
但是,只有当采样率接近设备的最大采样率时,通道数量才会影响到测量。
不是所有设备都支持数字I/O的采样时钟定时。
如要通过交换信号实现与外部设备通信,恳求和确认数据传输,可使用握手信号。
例如,需从扫描仪获取一个图像。
整个过程分为以下步骤:
1.扫描仪扫描图像并传输数据就绪后发送一个脉冲至测量设备。
2.测量设备读取8位、16位或32位数字采样。
3.测量设备发送一个脉冲至扫描仪,告知扫描仪数字采样读取完毕。
4.扫描仪准备发送另一个数字采样时再发送一个脉冲。
5.测量设备接收到该数字脉冲后,设备开场读取采样。
上述过程重复执行直到采样全部传输完毕。
不是所有设备都支持握手通信。
关于设备是否支持握手,请查看设备的说明文档。
对于E系列设备,只有超过8条数字线的设备〔有附加8255芯片〕支持握手通信。
一、突发握手信号
支持突发握手定时的设备使用以下三个信号:
◆暂停触发〔旧称:
REQ〕
◆传输事件就绪〔旧称:
ACK〕
◆采样时钟
对于数字输入任务,暂停触发信号为逻辑低,传输就绪为逻辑高,采样被发送至测量设备。
对于数字输出任务,暂停触发信号为逻辑低,传输事件就绪为逻辑高,采样被发送至测量设备。
采样时钟,无论是板载的,还是外部的,都用于控制定时机制。
数据传输或采集载采样时钟的上升沿或下降沿发生。
突发握手信号的默认接线端因设备而异。
二、仿8255协议设备的握手信号
仿8255协议设备支持两种握手信号:
◆握手触发—也称为选通脉冲输入(STB)和确认输入(ACK)。
◆握手事件—也称为输入缓冲区满(IBF)和输出缓冲区满(OBF)。
对于输入任务,当握手触发信号为低,采样被发送至测量设备。
当发送采样后,握手触发为高,即告知周围设备数据已被读取。
对于数字输出,NI-DAQmx设备发送采样至外围设备时握手事件为低。
外围设备接收到采样后发送低脉冲至握手触发线。
关于数字端口的握手信号配置的详细信息,请参考设备的说明文档。
握手信号的默认接线端因设备而异。
三、8255设备的握手信号
握手通信的8255设备支持以下四种握手信号:
◆选通脉冲输入(STB)
◆输入缓冲区满(IBF)
◆输出缓冲区满(OBF)
◆确认输入(ACK)
STB和IBF信号用于数字输入操作,OBF和ACK信号用于数字输出操作。
当STB线为低时,采样被发送至测量设备。
当发送采样后,IBF为高,即告知周围设备数据已被读取。
对于数字输出,当软件发送采样至外围设备时,OBF为低。
外围设备接收到采样后发送低脉冲至ACK线。
多个端口上的数字数据
对于8255设备,任务中的端口决定使用哪条握手线。
始终使用任务中高阶端口相关的握手线。
例如,如将端口1和端口2组合至一个任务,使用与端口2相关的握手线。
如端口用于数字输入,那么将所有STB线连接起来,如以下图所示。
将任务中最高阶端口的IBF线连接至其他设备。
其他端口的IBF信号无需连接。
如在8255设备上组合数字输出的端口,仅连接端口列表中最后一个端口的握手信号,如以下图所示。
进展握手通信时,一些数字线自动被预留为用于控制,无法使用。
使用哪条控制线取决于当前使用的端口和握手通信的通道〔输入或输出〕。
端口中未用于控制的其他数字线仍可使用。
如在握手任务中通过任意线传输数据,整个端口都被预留为握手数据,端口中的其他线无法使用。
1.3硬件定时单点采样形式
在硬件定时单点采样形式下,采样通过硬件定时方式连续生成和采集,不带缓冲机制。
必须使用采样时钟或改动检测定时类型。
其他定时类型不支持。
如要获知循环是否在规定时间内〔例如,控制应用〕完成,请使用硬件定时单点采样形式。
因为使用硬件定时单点采样形式时没有缓冲区,所以要确保读取和写入的速度能满足硬件定时的速度。
如读取或写入操作延迟,将会返回错误。
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