數據采集卡工作原理

應用時，數據(ju)采(cai)(cai)集系統(tong)置于(yu)被監控的設(she)備處，通過傳感器(qi)(qi)對(dui)設(she)備的電壓或者(zhe)電流信號(hao)進行(xing)采(cai)(cai)樣、保持，并送入(ru)A/D轉(zhuan)換器(qi)(qi)變成數字(zi)信號(hao)，然后將該信號(hao)送到FIFO中(zhong)。當FIFO中(zhong)存(cun)放(fang)的數據(ju)到了一定數目時，由(you)ARM7從FIFO中(zhong)讀出，然后通過ARM7的以(yi)太網接口或者(zhe)RS232送給(gei)上(shang)位(wei)機(ji)。考慮到要(yao)監控的設(she)備可能(neng)會(hui)很多(duo)，所以(yi)設(she)計了多(duo)路采(cai)(cai)集通道，他們經過模擬開關后再進入(ru)A/D轉(zhuan)換器(qi)(qi)。CPLD是整個(ge)系統(tong)的控制核心，他控制采(cai)(cai)集通道的切換、A/D轉(zhuan)換器(qi)(qi)的啟/停、轉(zhuan)換后的數據(ju)在FIFO中(zhong)的存(cun)放(fang)地址(zhi)發生器(qi)(qi)、產(chan)生中(zhong)斷請求以(yi)通知ARM7讀取存(cun)放(fang)在FIFO中(zhong)的數據(ju)等。

運行時的(de)數(shu)據(ju)并送給PC機，通過運行在PC機上的(de)特(te)定軟件(jian)對(dui)(dui)這些數(shu)據(ju)進(jin)行分析，以(yi)此判斷當前運行設(she)備的(de)狀況(kuang)，進(jin)而采取相應措施。當前常用的(de)數(shu)據(ju)采集裝置(zhi)，在其系(xi)統(tong)(tong)軟件(jian)設(she)計中，多采用單任務(wu)順序機制。這樣就存在系(xi)統(tong)(tong)安全性(xing)(xing)差的(de)問題。這對(dui)(dui)于穩定性(xing)(xing)、實時性(xing)(xing)要求很(hen)高的(de)數(shu)據(ju)采集裝置(zhi)來說是不允許的(de)，因此有必要引入嵌(qian)入式操(cao)作系(xi)統(tong)(tong)。下面(mian)以(yi)μC/OSII為操(cao)作系(xi)統(tong)(tong)平臺，基(ji)于ARM7系(xi)列(lie)處理(li)器，對(dui)(dui)一(yi)種(zhong)高性(xing)(xing)能的(de)數(shu)據(ju)采集系(xi)統(tong)(tong)開發(fa)進(jin)行探索(suo)。

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數據采集卡主要類型

在(zai)工業現(xian)場(chang)，我(wo)們會安裝(zhuang)很多(duo)的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)，如壓力的(de)(de)(de)、溫度(du)的(de)(de)(de)、流(liu)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)、聲音的(de)(de)(de)、電參數的(de)(de)(de)等(deng)等(deng)，受現(xian)場(chang)環(huan)境的(de)(de)(de)限制傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)信(xin)(xin)(xin)號(hao)如壓力傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)輸出的(de)(de)(de)電壓或(huo)者電流(liu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)不能遠(yuan)傳(chuan)(chuan)或(huo)者因為傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)太(tai)多(duo)布(bu)線復雜(za)，我(wo)們就會選用(yong)分布(bu)式或(huo)者遠(yuan)程的(de)(de)(de)采(cai)(cai)集卡（模塊）在(zai)現(xian)場(chang)把信(xin)(xin)(xin)號(hao)較高精度(du)地轉換成數字量(liang)(liang)，然后(hou)通過各(ge)種(zhong)遠(yuan)傳(chuan)(chuan)通信(xin)(xin)(xin)技術（如485、232、以太(tai)網、各(ge)種(zhong)無線網絡）把數據(ju)傳(chuan)(chuan)到計(ji)算機或(huo)者其他控制器(qi)(qi)中進行處理。這(zhe)種(zhong)也算作數據(ju)采(cai)(cai)集卡的(de)(de)(de)一種(zhong)，只(zhi)是它(ta)對環(huan)境的(de)(de)(de)適應(ying)能力更強(qiang)，可以應(ying)對各(ge)種(zhong)惡劣的(de)(de)(de)工業環(huan)境。

如果是在比較(jiao)好(hao)的現場或者實驗(yan)室，如學(xue)校的實驗(yan)室，就可以(yi)使用USB/PCI這種(zhong)采集卡(ka)(ka)。和常見的內置(zhi)采集卡(ka)(ka)不同，外置(zhi)數據(ju)采集卡(ka)(ka)一般(ban)采用USB接(jie)口和1394接(jie)口，因此，外置(zhi)數據(ju)采集卡(ka)(ka)主要指USB采集卡(ka)(ka)和1394采集卡(ka)(ka)。

數據采集(ji)(ji)卡(ka)，絕大多數集(ji)(ji)中在(zai)采集(ji)(ji)模擬(ni)量(liang)(liang)、數字量(liang)(liang)、熱電阻(zu)、熱電偶，其(qi)中熱電阻(zu)可(ke)以認為(wei)是(shi)非(fei)電量(liang)(liang)（其(qi)實(shi)本質上還是(shi)要用(yong)電流驅(qu)動來采集(ji)(ji)）其(qi)中模擬(ni)量(liang)(liang)采集(ji)(ji)卡(ka)和數字量(liang)(liang)采集(ji)(ji)卡(ka)用(yong)得是(shi)最廣(guang)泛的。

市場上新出(chu)一種二(er)合一采集卡(ka)(ka)。二(er)合一，指的是數(shu)字(zi)(zi)模擬(ni)(ni)采集卡(ka)(ka)，AV+DV采集卡(ka)(ka)，數(shu)字(zi)(zi)、模擬(ni)(ni)二(er)合一，數(shu)字(zi)(zi)輸(shu)(shu)(shu)入輸(shu)(shu)(shu)出(chu)，模擬(ni)(ni)接口輸(shu)(shu)(shu)入(DV/AV/S-video)。

最后雖然說(shuo)是采集(ji)卡，但實(shi)際應用中經常需(xu)要它輸出控(kong)制(zhi)信(xin)號(hao)。采集(ji)卡廣泛(fan)應用于(yu)安防監控(kong)、教育課件錄(lu)制(zhi)、大(da)屏拼(pin)接、多媒體錄(lu)播錄(lu)像(xiang)、會議錄(lu)制(zhi)、虛(xu)擬演播室、虛(xu)擬現實(shi)、安檢X光機(ji)、雷達圖像(xiang)信(xin)號(hao)、VDR紀錄(lu)儀、醫療X光機(ji)、CT機(ji)、胃腸(chang)機(ji)、陰道鏡(jing)、工(gong)業檢測、智能(neng)交通、醫學影像(xiang)、工(gong)業監控(kong)、儀器(qi)儀表、機(ji)器(qi)視覺等領(ling)域。