PCIH.docx
- 文档编号:9260282
- 上传时间:2023-02-03
- 格式:DOCX
- 页数:33
- 大小:96.78KB
PCIH.docx
《PCIH.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《PCIH.docx(33页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
PCIH
PCI2010数据采集卡
使用说明书
目录
第一章概述
1、介绍
2、应用
3、性能和技术指标
4、软件支持
第二章主要元件位置图、信号输出插座和开关跳线选择定义
1、主要元件布局图
2、短路套设置
3、信号输入输出插座定义
4、模拟信号输入连接方式及应注意的问题
第三章寄存器结构及功能
1、AD控制模块的设计
2、D/A控制模块的设计
3、开关量控制模块的设计
4、计数器控制模块的设计
第四章PCI2010A/D、D/A卡的应用、校准、保修
第五章编程实例、函数接口及模块调用(见软件说明书相应部分)
附录:
PCI2604端子板使用说明
第一章概述
信息社会的发展,在很大程度上取决于信息与信号处理技术的先进性。
数字信号处理技术的出现改变了信息与信号处理技术的整个面貌,而数据采集作为数字信号处理的必不可少的前期工作在整个数字系统中起到关键性、乃至决定性的作用,其应用已经深入到信号处理的各个领域中。
实时信号处理、数字图像处理等领域对高速度、高精度数据采集卡的需求越来越大。
ISA总线由于其传输速度的限制而逐渐被淘汰。
我公司推出的PCI2010数据采集卡综合了国内外众多同类产品的优点,以其使用的便捷、稳定的性能、极高的性价比,获得多家试用客户的一致好评,是一款真正具有可比性的产品,也是您理想的选择。
一、介绍
PCI2010卡是一种基于PCI总线的数据采集卡,可直接插在IBM-PC/AT或与之兼容的计算机内的任一PCI插槽中,构成实验室、产品质量检测中心等各种领域的数据采集、波形分析和处理系统。
也可构成工业生产过程监控系统。
PCI2010板上装有14Bit分辨率的A/D转换器和12位D/A转换器。
为用户提供了16双/32单的模拟输入通道和1路模拟输出通道。
输入信号幅度可以经程控增益仪表放大器调到合适的范围,保证最佳转换精度。
程控增益可选择1、2、4、8(PGA203)或1、10、100、1000(PGA202)倍,A/D转换器输入信号范围:
±5V、±10V(板上A/D转换器为AD7899-1,PCI2010),0~5V、0~2.5V量程(板上A/D转换器为AD7899-2,PCI2010A),D/A转换器输入信号范围:
±5V、±10V、0~10V。
◆32位PCI总线,支持PCI2.2协议,真正实现即插即用
◆FPGA接口芯片设计,具有极高的保密性,特别适合OEM合作
◆400KHz14位A/D转换器,通过率为400K;12位D/A转换器,建立时间10us
◆32通道单端模拟输入或16路双端模拟输入
◆支持软件查询方式、中断方式,两种方式的传输率均可达到400K
◆8K字(点)深度的FIFO存储器保证数据的完整性
◆16路开关量输入,16路开关量输出
◆程控增益选择:
1、10、100、1000(PGA202)或1、2、4、8(PGA203)倍
◆支持超前、滞后、定时、外部、阈值电平触发等多种触发方式
◆任意切换通道,不同通道不同增益
完备的函数模块使您可以方便的编写自己的应用程序,而不需要对硬件有
所了解,真正做到了即插即用
二、应用
■电子产品质量检测
■信号采集
■过程控制
■伺服控制
三、性能及技术指标
3.1、PCI局部总线性能
▼PCI总线宽度32位,同步工作频率可达到33MHz,最高传输速率为132MB/S
▼使用方便,能够实现自动配置,实现设备的即插即用
▼可靠性高,标准中考虑了负载容限,即使扩展卡超过了负载的最大值,系统也能正常工作
▼PCI提供的数据和地址奇偶校验功能,保证了数据的完整性和准确性
3.2、模拟信号输入部分
★模拟通道输入数:
32路单端或16路双端输入
★模拟输入电压范围:
PCI2010:
±5V、±10V(板上A/D转换器为AD7899-1)
PCI2010A:
0~5V、0~2.5V(板上A/D转换器为AD7899-2)
★模拟输入阻抗:
100MΩ
★模拟输入共模电压范围:
>±2V
★程控放大器增益范围:
1、2、4、8(PGA203)
或1、10、100、1000倍(PGA202)
★放大器建立时间:
2us
★放大器增益误差性:
0.05%
3.3、A/D转换电路部分
A/D分辨率:
14Bit(16384)
非线性误差:
±1LSB(最大)
转换时间:
2.5us
系统测量精度:
0.1%
3.4、D/A转换电路部分
输出通道数:
1路
模拟输出电压范围:
0~5V、±5V、0~10V、±10V
D/A分辨率:
12Bit(4096)
非线性误差:
±1LIB(最大)
D/A输出精度(满量程):
±1LIB
建立时间:
10μS(0.01%精度)
输出阻抗:
0.2Ω
3.5、开关量输入输出部分
16路数字量输入、16路数字量输出分别经过两个20脚扁平电缆插座
XS2、XS3引出。
数字端口满足标准TTL电气特性:
输入TTL电平,吸入电流小于0.5毫安。
输出TTL电平,最大下拉电流20mA,上拉电流2.6毫安。
数字量输入最低的高电平:
2V
数字量输入最高的低电平:
0.8V
数字量输出最低的高电平:
3.4V
数字量输入最高的低电平:
0.5V
3.6、计数器及A/D采样率
定时、计数器:
由QL5030PCI接口芯片完成
A/D采样通过率:
400KHz
3.7、FIFO存储器(AD的缓存)
深度:
8KWords
宽度:
14Bits
标志:
满、空、半满
3.8、外形尺寸
168mm*107mm
四、软件支持
提供Windows95/98/NT/2000/XP下的多种语言的驱动,具有采集、显示、存盘、数据回放等功能,详见本公司的软件说明书。
第二章元件位置图、信号输出插座和开关跳线选择定义
一、主要元件布局图
XS1:
模拟量信号输入引线插座
XS2:
开关量输入信号引线插座
XS3:
开关量输出信号引线插座
RP4:
放大器N6零点调整电位器
RP1:
放大器N6满度调整电位器
RP3:
放大器N5零点调整电位器
RP2:
放大器N5满度调整电位器
RP5:
D/A输出电压满度调整电位器
RP6:
D/A输出电压零点调整电位器
XF1、XF2、XF3、XF4:
模拟电压输入单端、双端选择
XF5、XF6:
模拟电压输入量程选择
XF7、XF8、XF9:
D/A输出量程选择
二、短路套设置
2.1模拟信号输入方式选择
单端输入方式
双端输入方式
XF1
XF2
XF3
XF4
2.2模拟信号输入量程选择
AD789-1
A/D模拟信号输入量程选择
输入范围
XF5
XF6
-5V~+5V
-10V~+10V
AD7899-2
A/D模拟信号输入量程选择
输入范围
XF5
XF6
0V~+2.5V
0V~+5V
2.3D/A模拟信号输出范围选择
在PCI2010板上,D/A模拟输出范围可选择单极性0~5V、0~10V输出,或选择双极性±5V、±10V输出,通过跳线XF6、XF7、XF8、XF9可进行选择,跳线设置可按表2.3进行选择。
其中XF6、XF9选择DA0、DA1是单极性0~5V、0~10V输出或双极性±5V、
±10V输出;XF8选择DA0的模拟信号输出量程,XF7选择DA1的模拟信号输出量程。
表2.3D/A模拟信号输出量程选择
输出范围
XF8XF9
XF7(DA0)
0V~5V
0V~10V
-5V~+5V
-10V~10V
表2.3
三、信号输入输出插座定义
3.1关于62芯D型插头XS1的管脚定义(模拟输入信号)
CH00~CH31:
PCI2010A/D卡单端输入通道号
CH00~CH15:
双端模拟信号输入正端
CH16~CH31:
双端模拟信号输入负端
其中CH00对应CH16,CH01对应CH17,依次类推,CH15对应
CH31。
DA0:
模拟信号输出端
DA1:
不作为DA输出
DTR:
数字触发信号端
PLUS:
脉冲频率信号输入。
即硬件测定该信号的两个升沿之间的时间宽度。
请参考StartDevRPM等函数
ATR:
模拟外部触发信号
只有当用户选择外触发工作模式(即ADPara.TriggerSource=PCI2010_OUT_TRIGGER)时,DTR和ATR的信号才有用。
只有当用户置软件参数ADPara.OutDigitAnalog=PCI2010_DIGIT_TRIGGER时,DTR信号才有效。
它的使用方法是:
当用户置软件参数如果用户选择上升沿触发方式(即置软件参数ADPara.OutTriggerEdge=PCI2010_RISING_EDGE)时,则当DTR有一由低至高的变化(上升沿)时,PCI2010A/D卡将按预先设定的状态(如采集通道总数、频率等)进行采集,直至采集结束。
如果用户选择下降沿触发方式(即置软件参数ADPara.OutTriggerEdge=PCI2010_FALLING_EDGE)时,则当DTR有一由高至低的变化(下降沿)时,PCI2010A/D卡将按预先设定的状态(如采集通道总数、频率等)进行采集,直至采集结束。
只有当用户置软件参数ADPara.OutDigitAnalog=PCI2010_ANALOG_TRIGGER时,ADTR_IN信号才有效。
它的使用方法是:
如果用户选择上升沿触发方式(即置软件参数ADPara.OutTriggerEdge=PCI2010_RISING_EDGE)时,则当ATR管脚上的电压信号大于DA0时,PCI2010A/D卡将按预先设定的状态(如采集通道总数、频率等)进行采集,直至采集结束。
如果用户选择下降沿触发方式(即置软件参数ADPara.OutTriggerEdge=PCI2010_FALLING_EDGE)时,则当ATR_IN管脚上的电压信号低于DA0时,PCI2010A/D卡将按预先设定的状态(如采集通道总数、频率等)进行采集,直至采集结束。
程序举例见软件说明书相应部分。
DA0:
模拟信号输出(也是模拟触发方式下的触发门槛电压)
AGND:
模拟地
GND:
数字地
VCC:
PCI2010板+5V电源(计算机电源)
3.2关于20芯插头XS2的管脚定义(TTL开关量输入)
管脚号
管脚定义
管脚号
管脚定义
1
DGND
2
DGND
3
DI8
4
DI9
5
DI10
6
DI11
7
DI12
8
DI13
9
DI14
10
DI15
11
DGND
12
DGND
13
DI0
14
DI1
15
DI2
16
DI3
17
DI4
18
DI5
19
DI6
20
DI7
3.3关于20芯插头XS3的管脚定义(TTL开关量输出)
管脚号
管脚定义
管脚号
管脚定义
1
DGND
2
DGND
3
DO8
4
DO9
5
D10
6
DO11
7
DO12
8
DO13
9
DO14
10
DO15
11
DGND
12
DGND
13
DO0
14
DO1
15
DO2
16
DO3
17
DO4
18
DO5
19
DO6
20
DO7
四、模拟输入信号的连接方式
4.1单端输入方式:
PCI2010板均可按图4.1连接成模拟电压单端输入方式,16路模拟输
入信号连接到CH00~CH15端,其公共地连接到AGND端。
4.2双端输入方式:
PCI2010板可按图3.2连接成模拟电压双端输入方式,可以有效抑制共模干扰信号,提高采集精度。
8路模拟输入信号正端接到IN00+~IN7+端,其模拟输入信号负端接到IN00-~IN7-端,并在距离XS1插座近处,在IN00-~IN07-端与AGND端各接一只几十KΩ至几百KΩ的电阻(当现场信号源内阻小于100Ω时,该电阻应为现场信号源内阻的1000倍;当现场信号源内阻大于100Ω时,该电阻应为现场信号源内阻的2000倍),为仪表放大器输入电路提供偏置。
第三章寄存器结构及功能
为了保证使用的灵活性,PCI2010数据采集卡在设计时运用了一些寄存器。
这些寄存器的运用使得用户可以按自己的需要来设置:
✧首末通道值,用户可以选择感兴趣的任意通道
✧程控增益:
1、2、4、8(PGA203)或1、10、100、1000(PGA202)
✧数据传送方式:
查询、中断可选
✧启动A/D转换
✧终止A/D转换
✧定时器工作方式,输出波形,输出频率
本章详细地说明了PCI2010数据采集卡上所有寄存器的结构和功能,正确地理解各寄存器的功能是用户自己开发用户程序的基础。
一、AD控制模块的设计
该模块完成程序触发、外触发、任意通道切换、单点读取、多点读取等功能。
表
(一)A/D控制模块寄存器(端口)分配
寄存器(端口)名称
偏移地址
访问方式
功能描述
ADCNTL0
通道号增益寄存器
200—27F
读写
存放模拟通道号与增益
ADCNTL1
AD采样频率控制字
280
读写
设置AD采样频率
ADCNTL2
通道数寄存器
290
读写
设置所用模拟通道的数目
ADCNTL3
AD模式寄存器
2A0
读写
设置AD的各种模式
ADCNTL4
清外触发端口
2B0
可写
清外触发标志
ADCNTL5
AD允许寄存器
2C0
读写
非外触发方式时允许(禁止)AD
ADCNTL6
AD中断允许寄存器
2D0
读写
用于允许(禁止)AD中断
ADCNTL7
清ADFIFO端口
2E0
可写
清ADFIFO
ADCNTL8
AD数据端口
2F0
可读
可从该端口读入板上AD数据
ADCNTL9
ADFIFO状态端口
300
可读
可从该端口ADFIFO的状态
ADCNTL10
外触发标志寄存器
320
可读
读外触发标志
1.通道增益控制
正确设置通道号增益寄存器(ADCNTL0)和通道数寄存器(ADCNTL2),就可以方便控制AD模拟输入通道。
(1)异步采集方式(即ADMode=0或PCI2010_ASYN_MODE)
正确设置通道号增益寄存器(ADCNTL0)和通道数寄存器(ADCNTL2)后,所选的通道将按设置的顺序以相同的采样频率循环采集。
ADCNTL0数据格式
D[31:
7]
D[6:
5]
D[4:
0]
Unused
ADGains
ADChannel
ADChannel采样通道号(0~31)
ADGains硬件程控增益,它的定义如下:
使用PGA202时的取值如下表:
常量名
常量值
功能定义
PCI2010_1MULT_GAINS
0x0000
1倍增益
PCI2010_10MULT_GAINS
0x0001
10倍增益
PCI2010_100MULT_GAINS
0x0002
100倍增益
PCI2010_1000MULT_GAINS
0x0003
1000倍增益
使用PGA203时的取值如下表:
常量名
常量值
功能定义
PCI2010_1MULT_GAINS
0x0000
1倍增益
PCI2010_2MULT_GAINS
0x0001
2倍增益
PCI2010_4MULT_GAINS
0x0002
4倍增益
PCI2010_8MULT_GAINS
0x0003
8倍增益
ADCNTL2数据格式
D[31:
7]
D[4:
0]
Unused
ChannelCount
ChannelCount当前所用模拟通道的数目,在硬件上取值为0~31,在用户软件取值为1~32。
说明:
方式一时,ADCNTL0共有32个寄存器(7位),所占用的偏移地址为200H、204H、208H、20CH、210H、214H、218H、21CH、220H、224H、228H、22CH、230H、234H、238H、23CH、240H、244H、248H、24CH、250H、254H、258H、25CH、260H、264H、268H、26CH、270H、274H、278H、27CH。
偏移地址为200H、204H、208H、···的寄存器依次寄存首通道、第二通道、第三通道、···、末通道的增益及实际通道号编码。
参见下表:
表
(二)A/D通道控制
通道次序
实际通道号
增益
通道增益控制值
写入寄存器地址
首通道
12
1
00_01100B
200H
第2通道
22
4
10_10110B
204H
第3通道
0
4
10_00000B
208H
第4通道
7
8
11_00111B
20CH
第5通道
23
2
01_10111B
210H
第6通道
31
4
10_11111B
214H
第7通道
15
1
00_01111B
218H
第8通道
15
1
00_01111B
21CH
末通道
6
1
00_00110B
220H
从上表看出,如果要循环对12、22、0、7、23、31、15、15、6通道进行循环采样,并且各个通道的增益依次为1、4、4、8、2、4、1、1、1,我们应按以下两步进行:
第一步:
依次往偏移地址为200H、204H、208H、20CH、210H、214H、218H、21CH、220H的寄存器中写入0CH、56H、40H、67H、37H、5FH、0FH、0FH、06H;
第二步:
往通道数寄存器(ADCNTL2)中写入08H(注意,该值应该为当前所用模拟通道的数目-1);
这样,当启动AD后就可以循环对12、22、0、7、23、31、15、15、6通道进行依次采样。
(2)同步采集方式(即ADMode=1或PCI2010_SYNC_MODE)
ADCNTL0数据格式
D[31:
16]
D[15]
D[14:
13]
D[12:
8]
D[7]
D[6:
5]
D[4:
0]
Unused
ODD_
EnableChannel
ODD_
ADGains
ODD_
ADChannel
EVEN_
EnableChannel
EVEN_
ADGains
EVEN_
ADChannel
EVEN_ADChannel:
偶数通道号(0~1E)
EVEN_ADGains:
偶数增益值
使用PGA202时的取值如下表:
常量名
常量值
功能定义
PCI2010_1MULT_GAINS
0x0000
1倍增益
PCI2010_10MULT_GAINS
0x0001
10倍增益
PCI2010_100MULT_GAINS
0x0002
100倍增益
PCI2010_1000MULT_GAINS
0x0003
1000倍增益
使用PGA203时的取值如下表:
常量名
常量值
功能定义
PCI2010_1MULT_GAINS
0x0000
1倍增益
PCI2010_2MULT_GAINS
0x0001
2倍增益
PCI2010_4MULT_GAINS
0x0002
4倍增益
PCI2010_8MULT_GAINS
0x0003
8倍增益
EVEN_EnableChannel:
偶数通道允许位
ODD_ADChannel:
奇数通道号(1~1F)
EVEN_ADGains:
奇数增益值
使用PGA202时的取值如下表:
常量名
常量值
功能定义
PCI2010_1MULT_GAINS
0x0000
1倍增益
PCI2010_10MULT_GAINS
0x0001
10倍增益
PCI2010_100MULT_GAINS
0x0002
100倍增益
PCI2010_1000MULT_GAINS
0x0003
1000倍增益
使用PGA203时的取值如下表:
常量名
常量值
功能定义
PCI2010_1MULT_GAINS
0x0000
1倍增益
PCI2010_2MULT_GAINS
0x0001
2倍增益
PCI2010_4MULT_GAINS
0x0002
4倍增益
PCI2010_8MULT_GAINS
0x0003
8倍增益
ODD_EnableChannel:
奇数通道允许位
ADCNTL2数据格式
D[31:
4]
D[4:
0]
Unused
ChannelCount
ChannelCount:
当前所用模拟通道对的数目-1(0~F)
说明:
方式二时,16个奇数模拟通道任一通道和16个偶数模拟通道中的任一通道可以成对同步采集,这样最多可以配成16对通道。
ADCNTL0共有16个寄存器(16位),所占用的偏移地址为200H、204H、208H、20CH、210H、214H、218H、21CH、220H、224H、228H、22CH、230H、234H、238H、23CH。
偏移地址为200H、204H、208H、···的寄存器依次寄存首通道、第二通道、第三通道、···、末通道的增益及实际通道号编码。
参见下表:
表
(二)A/D通道控制
奇通道次序
实际通道号
增益
奇通道增益控制值
奇通道次序
实际通道号
增益
奇通道增益控制值
写入寄存器地址
首通道
21
1
1_00_10101B
首通道
12
1
1_00_01100B
200H
第2通道
7
4
1_10_00111B
第2通道
X
4
0_xx_xxxxxB
204H
第3通道
5
4
1_10_00101B
第3通道
0
4
1_10_00000B
208H
第4通道
13
8
1_11_01101B
第4通道
8
8
1_11_01000B
20CH
第5通道
31
2
1_01_11111B
第5通道
14
2
1_01_01110B
210H
第6通道
7
4
1_10_00111B
第6通道
30
4
1_10_11110B
214H
第7通道
X
1
0_xx_xxxxxB
第7通道
16
1
1_00_10000B
218H
第8通道
3
1
1_00_00011B
第8通道
X
1
0_xx_xxxxxB
21CH
末通道
15
1
1_00_11110B
末通道
26
1
1_00_11010B
220H
从上表看出,如果要循环对(21、12)、(7、X)、(5、0)、(13、8)、
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- PCIH