數據采集卡工作原理

應用時，數據(ju)(ju)采集(ji)(ji)系(xi)統置于被監(jian)控的(de)(de)(de)(de)設備處，通過(guo)傳感(gan)器對設備的(de)(de)(de)(de)電壓或(huo)者電流(liu)信(xin)(xin)號進行(xing)采樣、保持，并送入A/D轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)器變成數字信(xin)(xin)號，然后將(jiang)該信(xin)(xin)號送到FIFO中(zhong)(zhong)。當FIFO中(zhong)(zhong)存(cun)(cun)(cun)放(fang)(fang)的(de)(de)(de)(de)數據(ju)(ju)到了一定數目時，由ARM7從FIFO中(zhong)(zhong)讀出，然后通過(guo)ARM7的(de)(de)(de)(de)以(yi)太網接(jie)口或(huo)者RS232送給上(shang)位機。考慮到要監(jian)控的(de)(de)(de)(de)設備可(ke)能會很多，所以(yi)設計了多路采集(ji)(ji)通道，他(ta)(ta)們經過(guo)模擬開關后再進入A/D轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)器。CPLD是整個系(xi)統的(de)(de)(de)(de)控制核心，他(ta)(ta)控制采集(ji)(ji)通道的(de)(de)(de)(de)切換(huan)(huan)、A/D轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)器的(de)(de)(de)(de)啟/停、轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)后的(de)(de)(de)(de)數據(ju)(ju)在FIFO中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)(cun)放(fang)(fang)地址(zhi)發生器、產生中(zhong)(zhong)斷請求以(yi)通知ARM7讀取存(cun)(cun)(cun)放(fang)(fang)在FIFO中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)數據(ju)(ju)等(deng)。

運行時的(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)并送給PC機，通過運行在(zai)PC機上(shang)的(de)(de)(de)(de)特定(ding)軟件(jian)對這些(xie)數(shu)據(ju)(ju)進(jin)行分(fen)析，以此判斷當(dang)前(qian)(qian)運行設備的(de)(de)(de)(de)狀況，進(jin)而(er)采(cai)(cai)取相(xiang)應(ying)措(cuo)施。當(dang)前(qian)(qian)常用的(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)采(cai)(cai)集(ji)裝置(zhi)，在(zai)其系(xi)統(tong)(tong)軟件(jian)設計中，多采(cai)(cai)用單任務順序機制。這樣就(jiu)存在(zai)系(xi)統(tong)(tong)安全性(xing)差的(de)(de)(de)(de)問題(ti)。這對于穩定(ding)性(xing)、實時性(xing)要求很高的(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)采(cai)(cai)集(ji)裝置(zhi)來(lai)說是不允許的(de)(de)(de)(de)，因此有必要引入嵌入式(shi)操(cao)作系(xi)統(tong)(tong)。下面(mian)以μC/OSII為操(cao)作系(xi)統(tong)(tong)平臺，基于ARM7系(xi)列處理器，對一(yi)種高性(xing)能的(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)采(cai)(cai)集(ji)系(xi)統(tong)(tong)開發進(jin)行探索。

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數據采集卡主要類型

在(zai)工業現(xian)場，我們會安(an)裝很多的(de)(de)(de)各種(zhong)類(lei)型的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器，如壓(ya)力的(de)(de)(de)、溫度的(de)(de)(de)、流(liu)量的(de)(de)(de)、聲音的(de)(de)(de)、電參數(shu)的(de)(de)(de)等(deng)等(deng)，受現(xian)場環境的(de)(de)(de)限制(zhi)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器信(xin)號(hao)如壓(ya)力傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器輸出(chu)的(de)(de)(de)電壓(ya)或(huo)(huo)者(zhe)電流(liu)信(xin)號(hao)不能遠(yuan)(yuan)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)或(huo)(huo)者(zhe)因為傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器太(tai)多布(bu)線復(fu)雜，我們就會選用分布(bu)式或(huo)(huo)者(zhe)遠(yuan)(yuan)程的(de)(de)(de)采集(ji)卡（模塊）在(zai)現(xian)場把(ba)信(xin)號(hao)較高精度地轉換成(cheng)數(shu)字量，然(ran)后通過各種(zhong)遠(yuan)(yuan)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)通信(xin)技術(shu)（如485、232、以太(tai)網、各種(zhong)無(wu)線網絡）把(ba)數(shu)據傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)到計(ji)算(suan)機或(huo)(huo)者(zhe)其(qi)他控(kong)制(zhi)器中進(jin)行處理。這(zhe)種(zhong)也算(suan)作(zuo)數(shu)據采集(ji)卡的(de)(de)(de)一種(zhong)，只是它對(dui)(dui)環境的(de)(de)(de)適應(ying)能力更強，可以應(ying)對(dui)(dui)各種(zhong)惡劣(lie)的(de)(de)(de)工業環境。

如果是在比較好(hao)的(de)(de)現場或(huo)者實(shi)驗室(shi)，如學校的(de)(de)實(shi)驗室(shi)，就可以使用USB/PCI這(zhe)種(zhong)采(cai)(cai)集(ji)(ji)(ji)卡。和常見的(de)(de)內置采(cai)(cai)集(ji)(ji)(ji)卡不同，外(wai)置數(shu)據(ju)采(cai)(cai)集(ji)(ji)(ji)卡一般采(cai)(cai)用USB接口和1394接口，因此，外(wai)置數(shu)據(ju)采(cai)(cai)集(ji)(ji)(ji)卡主要指USB采(cai)(cai)集(ji)(ji)(ji)卡和1394采(cai)(cai)集(ji)(ji)(ji)卡。

數(shu)據采集(ji)卡(ka)，絕(jue)大多(duo)數(shu)集(ji)中在(zai)采集(ji)模擬(ni)量、數(shu)字量、熱電阻(zu)、熱電偶，其中熱電阻(zu)可以認為是非電量（其實本質上還是要用電流驅動來采集(ji)）其中模擬(ni)量采集(ji)卡(ka)和數(shu)字量采集(ji)卡(ka)用得是最廣泛的。

市場上新出(chu)一(yi)種二(er)合一(yi)采集卡(ka)(ka)。二(er)合一(yi)，指(zhi)的(de)是數(shu)字(zi)模擬(ni)采集卡(ka)(ka)，AV+DV采集卡(ka)(ka)，數(shu)字(zi)、模擬(ni)二(er)合一(yi)，數(shu)字(zi)輸入輸出(chu)，模擬(ni)接口輸入(DV/AV/S-video)。

最后雖然說是采(cai)集卡，但實際應(ying)用(yong)中經常需要它(ta)輸(shu)出(chu)控(kong)制(zhi)(zhi)信(xin)號。采(cai)集卡廣泛應(ying)用(yong)于安防監控(kong)、教育課件(jian)錄(lu)制(zhi)(zhi)、大屏(ping)拼接、多(duo)媒體錄(lu)播(bo)錄(lu)像(xiang)、會議錄(lu)制(zhi)(zhi)、虛擬演播(bo)室、虛擬現(xian)實、安檢(jian)X光機(ji)、雷達圖像(xiang)信(xin)號、VDR紀(ji)錄(lu)儀、醫(yi)療(liao)X光機(ji)、CT機(ji)、胃腸機(ji)、陰(yin)道鏡、工(gong)(gong)業(ye)檢(jian)測(ce)、智(zhi)能交通(tong)、醫(yi)學(xue)影(ying)像(xiang)、工(gong)(gong)業(ye)監控(kong)、儀器儀表、機(ji)器視覺等領域。