借助智能daq 获得高级数据采集技术

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1、文件类型: 技术指南是否NI支持: 是发布日期: 四月17,2012借助智能DAQ,获得高级数据采集技术概览多功能智能DAQ设备配有自定义式板载处理功能，最大限度地为系统定时及触发提供灵活性能。与控制设备功能的固定ASIC不同，智能DAQ采用基于FPGA的系统定时控制器，令所有模拟和数字I/O能够根据特定应用操作接受相应的配置。本指南展示了：如何使用R系列智能DAQ板卡和NILabVIEWFPGA，灵活自如地执行数据采集任务目录1.入门2.定时和触发3.同步4.模拟波形的生成5.计数器/定时器的操作6.数字I/O应用7.数据传输方式8.结论9.相关链接入门NILabVIEWFPGA模块帮助

2、DAQ系统的开发者灵活自如地进行应用程序编程以实现各类输入/输出操作。用户无需预先了解VHDL等硬件设计工具，便可将LabVIEW代码嵌入FPGA芯片并获得硬件定时的速度和可靠性。让我们先从数据采集硬件的常用组件切入论题。假设您拥有了模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)和数字输入/输出线，则所有I/O便要根据实际操作接受某种方式的定时和控制。典型的多功能数据采集设备采用功能齐全的ASIC，满足了大多数的功能性需求。比如：M系列DAQ设备通过DAQ-STC2，控制着各类硬件组件的定时和触发。智能DAQ硬件（如：R系列DAQ设备）区别于市面上的其他任何数据采集设备，因为在控制设备功能方面

3、智能DAQ用基于FPGA的系统定时控制器取代了传统ASIC，从而使得所有模拟和数字I/O都能根据特定应用操作接受相应的配置。可重配置FPGA芯片通过NILabVIEWFPGA模块进行编程，此时NILabVIEW的数据流模式仍旧适用，不过采用了一组新函数控制最底层的设备I/O。LabVIEWFPGAI/O节点并不通过NI-DAQmx函数负责实现常见的任务和功能，而是灵活自如地在各个通道最底层上运行。通过以下各部分的内容，我们将了解NI-DAQmx的特定实例，并学习如何通过智能DAQ定制各类数据采集任务。定时和触发实现高级数据采集的智能DAQ主要用于定制定时和触发。下方的范例程序框图展现了：N

4、I-DAQmx帮助实现的触发式模拟输入任务。图1.通过NI-DAQmx实现的触发式模拟输入如图1所示，智能DAQ并未使用不同函数配置通道，而是通过名为I/O节点的函数读写各路模拟和数字通道。让我们看看使用NILabVIEWFPGA中I/O节点所获得的相同功能。图2.通过智能DAQ和NILabVIEWFPGA实现的触发式模拟输入上图既没有针对全局通道、采样时钟、触发的配置函数，也没有开始、停止和清除等任务。所有内容都被1个简单的模拟I/O读取所取代；全部定时都为本地LabVIEW结构（如：While循环和条件结构）所控制。由于整个程序框图均在FPGA硬件内执行，LabVIEW代码的运行便体现

5、出硬件定时的速度和可靠性。让我们更深入地了解一下该程序框图的运行方式。模拟I/O节点并不指定某个采样速率，而使用For循环采集各个样本。与之对应的ADC在I/O节点被调用时，负责对输入信号进行实际数字化，因而通过For循环接受定时。若想在100kHz的频率下进行信号采样，针对循环的延迟就必须设定为10µs。循环的定时器函数从第2轮循环迭代开始便确保着特定的时间延迟，用户因而能够通过顺序结构保证样本之间存在着指定的时间间隔。1/9www.ni.comNILabVIEWFPGA中功能强大的条件结构，实际代表了用于封装各类代码的硬件触发。由于所有的函数和结构都通过逻辑单元在硬件内运行，所以条件结

6、构确保开始具有实时10µs时间精度的采样。最后需指出的是，由于操作位于硬件层，只涉及几个层次的抽象处理，因此用户无需清除任务ID或释放内存。就基于FPGA的智能DAQ硬件而言，其真正的优势是能够定制各类定时和触发，并在硬件中进行信号处理和决策。现在让我们了解一下：针对某类自定义应用，需对模拟输入触发做出哪些修改。若我们希望在2路模拟输入通道的某路电压超过指定范围时便触发采集，又该如何修改呢？借助NILabVIEWFPGA，此类任务的执行易如反掌。图3.通过智能DAQ和NILabVIEWFPGA实现的自定义触发式模拟输入这里，我们已经为程序框图添加了第2个I/O节点和第2个比较函数，以及1个

7、布尔“或”函数。智能DAQ硬件为所有的模拟输入通道提供专用ADC，因而2路通道能够接受同步采样；同时，只要任何1路通道的电压超过了指定范围，条件结构便会执行“真”条件，并开始以10µs时间精度进行采样。请记住：缺少智能DAQ便不可能生成类似的触发；在其他DAQ硬件上应用时，触发需要具有更高延迟的软件定时来实现。如果此后我们希望通过扩展将监控范围从2路通道延伸至全部8路通道，甚至希望添加数字触发，就需要简化自定义代码。添加