數據采集卡工作原理

應用時，數據(ju)采(cai)(cai)(cai)集系(xi)(xi)統置于被監控(kong)(kong)的(de)(de)(de)設備處，通(tong)過傳(chuan)感(gan)器對設備的(de)(de)(de)電壓(ya)或者(zhe)電流信(xin)號進(jin)行采(cai)(cai)(cai)樣、保(bao)持(chi)，并送入A/D轉換器變成數字信(xin)號，然(ran)后將該信(xin)號送到(dao)FIFO中(zhong)(zhong)。當(dang)FIFO中(zhong)(zhong)存(cun)放的(de)(de)(de)數據(ju)到(dao)了一定數目時，由ARM7從FIFO中(zhong)(zhong)讀出，然(ran)后通(tong)過ARM7的(de)(de)(de)以(yi)太網接口或者(zhe)RS232送給上位機。考(kao)慮到(dao)要(yao)監控(kong)(kong)的(de)(de)(de)設備可(ke)能會很多，所以(yi)設計了多路采(cai)(cai)(cai)集通(tong)道(dao)，他們經過模擬開關后再進(jin)入A/D轉換器。CPLD是整(zheng)個系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)控(kong)(kong)制核心，他控(kong)(kong)制采(cai)(cai)(cai)集通(tong)道(dao)的(de)(de)(de)切換、A/D轉換器的(de)(de)(de)啟/停、轉換后的(de)(de)(de)數據(ju)在(zai)FIFO中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)存(cun)放地址發生(sheng)器、產生(sheng)中(zhong)(zhong)斷請(qing)求以(yi)通(tong)知ARM7讀取存(cun)放在(zai)FIFO中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)數據(ju)等。

運行(xing)時(shi)的數(shu)據(ju)并送給PC機，通(tong)過運行(xing)在PC機上(shang)的特(te)定軟(ruan)件對(dui)(dui)這些數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)分析，以此判(pan)斷當前運行(xing)設(she)備的狀況，進(jin)而采(cai)(cai)(cai)取(qu)相應措施。當前常用(yong)的數(shu)據(ju)采(cai)(cai)(cai)集裝(zhuang)置，在其系(xi)統(tong)軟(ruan)件設(she)計中(zhong)，多采(cai)(cai)(cai)用(yong)單任務(wu)順序機制。這樣就存在系(xi)統(tong)安全性(xing)差的問題。這對(dui)(dui)于(yu)穩定性(xing)、實時(shi)性(xing)要(yao)求很高(gao)的數(shu)據(ju)采(cai)(cai)(cai)集裝(zhuang)置來說是不允(yun)許的，因此有必要(yao)引入嵌入式操作系(xi)統(tong)。下面以μC/OSII為操作系(xi)統(tong)平(ping)臺，基于(yu)ARM7系(xi)列處(chu)理器，對(dui)(dui)一(yi)種高(gao)性(xing)能的數(shu)據(ju)采(cai)(cai)(cai)集系(xi)統(tong)開發進(jin)行(xing)探索。

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數據采集卡主要類型

在工(gong)業現(xian)場(chang)(chang)，我們會(hui)安裝(zhuang)很多(duo)的(de)(de)各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)器，如壓力(li)的(de)(de)、溫度(du)的(de)(de)、流量(liang)的(de)(de)、聲音的(de)(de)、電(dian)參(can)數的(de)(de)等(deng)(deng)等(deng)(deng)，受現(xian)場(chang)(chang)環境的(de)(de)限制傳(chuan)(chuan)感(gan)器信(xin)號如壓力(li)傳(chuan)(chuan)感(gan)器輸(shu)出的(de)(de)電(dian)壓或(huo)(huo)者電(dian)流信(xin)號不(bu)能遠(yuan)(yuan)傳(chuan)(chuan)或(huo)(huo)者因為傳(chuan)(chuan)感(gan)器太多(duo)布線(xian)復雜，我們就會(hui)選用分(fen)布式或(huo)(huo)者遠(yuan)(yuan)程的(de)(de)采(cai)集卡（模(mo)塊）在現(xian)場(chang)(chang)把信(xin)號較高精(jing)度(du)地轉換成(cheng)數字量(liang)，然后(hou)通(tong)過各(ge)種(zhong)遠(yuan)(yuan)傳(chuan)(chuan)通(tong)信(xin)技術（如485、232、以太網、各(ge)種(zhong)無(wu)線(xian)網絡）把數據傳(chuan)(chuan)到計算(suan)機或(huo)(huo)者其他控(kong)制器中進行處(chu)理。這種(zhong)也算(suan)作數據采(cai)集卡的(de)(de)一種(zhong)，只是(shi)它對(dui)(dui)環境的(de)(de)適應能力(li)更(geng)強，可以應對(dui)(dui)各(ge)種(zhong)惡(e)劣(lie)的(de)(de)工(gong)業環境。

如果是在比較好(hao)的現場或者實(shi)(shi)驗室，如學(xue)校的實(shi)(shi)驗室，就可以使用(yong)USB/PCI這種采(cai)(cai)集(ji)卡。和(he)常見(jian)的內置(zhi)采(cai)(cai)集(ji)卡不同(tong)，外置(zhi)數據采(cai)(cai)集(ji)卡一般采(cai)(cai)用(yong)USB接口和(he)1394接口，因(yin)此，外置(zhi)數據采(cai)(cai)集(ji)卡主要(yao)指USB采(cai)(cai)集(ji)卡和(he)1394采(cai)(cai)集(ji)卡。

數據采集(ji)(ji)(ji)卡(ka)，絕大多數集(ji)(ji)(ji)中(zhong)在采集(ji)(ji)(ji)模擬量、數字量、熱電阻、熱電偶，其(qi)(qi)中(zhong)熱電阻可以認(ren)為是非電量（其(qi)(qi)實本(ben)質上還(huan)是要用電流驅(qu)動來采集(ji)(ji)(ji)）其(qi)(qi)中(zhong)模擬量采集(ji)(ji)(ji)卡(ka)和(he)數字量采集(ji)(ji)(ji)卡(ka)用得是最廣泛(fan)的。

市場上(shang)新出(chu)一(yi)(yi)(yi)種二合一(yi)(yi)(yi)采集(ji)卡。二合一(yi)(yi)(yi)，指(zhi)的是數(shu)字模(mo)擬(ni)采集(ji)卡，AV+DV采集(ji)卡，數(shu)字、模(mo)擬(ni)二合一(yi)(yi)(yi)，數(shu)字輸入輸出(chu)，模(mo)擬(ni)接口輸入(DV/AV/S-video)。

最后雖然(ran)說是(shi)采集(ji)卡，但實際應用中經常需要它輸出控制信號。采集(ji)卡廣泛(fan)應用于(yu)安(an)防(fang)監控、教育(yu)課件錄(lu)(lu)制、大屏拼接、多媒體錄(lu)(lu)播錄(lu)(lu)像(xiang)、會議(yi)錄(lu)(lu)制、虛擬演(yan)播室、虛擬現實、安(an)檢X光(guang)機、雷達圖像(xiang)信號、VDR紀錄(lu)(lu)儀(yi)、醫(yi)療X光(guang)機、CT機、胃(wei)腸機、陰道鏡(jing)、工(gong)業(ye)檢測、智(zhi)能交(jiao)通、醫(yi)學影(ying)像(xiang)、工(gong)業(ye)監控、儀(yi)器儀(yi)表、機器視覺等領域。