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一.板卡的分类 a. 按接口类型分类: 通用版板卡常见的接口总线为ISA总线和PCI总线。这两种总线形式在通讯功能实现的方式上有区别,对于驱动开发来说,一般ISA总线通过直接操纵IO端口来完成通讯功能;PCI总线的板卡厂商大多提供DLL库,设备驱动通过调用DLL库来实现通讯功能。因为调用DLL库的方式对硬件操作的细节已经屏蔽,DLL库函数调用方式各不相同而且比较简单,所以下文中有关板卡驱动开发和MCGSPORT的内容都是针对操纵IO端口的通讯方式而言的。 b. 按功能分类: 板卡的主要功能就是各种电信号采集和输出。常见的包括:开关量输入输出(开入DI、开出DO)、模拟量输入输出(模入AI、模出AO)、继电器输出(输出继电器触点的断开闭合状态)、T/C(定时/计数) ,一般来说一种型号的板卡都结合了上述功能中的一种或多种。 二.与板卡有关的知识点 a. 双端输入方式: 各路输入信号各自使用自己的参考地电位,即各路输入信号之间不共地。而这些信号源地参考地电位(地线)略有差异,可考虑使用这种接线方式,即差分输入方式。(由于本卡上使用地多路选择转换开关再内部有电气上地连结,即通道隔离电阻不是无穷大,因此有时在使用双端输入方式时,输入信号容易受干扰。所以如果一定要选择双端输入方式则应加强信号线地抗干扰处理,同时还应确保模拟地及外接仪器机壳接地良好。而且特别注意地是,所有接入地信号,不论是高电位还是低电位,其电平相对于模拟电位应不超过±12V,以避免电压过高造成器件损坏)。 b. 单极性信号: 输入信号相对于模拟地电位来讲,只偏向一侧,如输入电压位0—10V。 c. 双极性信号: 输入信号相对于模拟地电位来讲,可高可低,如输入电压位-5V-+5V。 d. 码制: 模拟量信号转换为数字量后,形成一组由0开始地连续整数,每一个数值对应着一个特定地模拟量值,这种对应关系称为编码方法或码制。依据输入信号地不同分为单极性原码与双极性偏移码。单极性输入信号对应着单极性原码,双极性信号对应着双极性偏移码。 单极性原码: 以12位A/D为例,输入单极性信号0—10V。转换后得到0-4095地数字量,数字量0对应地0对应模拟量0V,数字量4095对应的模拟量为10V,这种编码方法称为单极性原码,其数字量值与模拟电压值的对应关系可描述为: 模拟电压值=数码(12位)×10(V)/4096 (V) 即1LSB(1个数码位)=2.44mV 双极性偏移码: 以12位A/D为例,输入双极性信号-5V-+5V。转换后得到0-4095的数字量,数字量0对应的模拟量为-5V,数字量4095对应的模拟量为+5V,这种编码方法称为双极性偏移码,其数字量值与模拟电压值的对应关系可描述为: 模拟电压值=数码(12位)×10(V)/4096-5 (V) 即1LSB(1个数码位)=2.44mV 此时12位数码的最高位(DB11)为0表示负,1表示正。偏移码与补码仅在符号位上定义不同,如果反向运算,可以先求出补码再将符号位取反就可得到偏移码。 e. A/D转换速率: 表明A/D转换芯片的工作速度。如对BB公司的ADS774来讲,完成一次转换所需要的时间是10微秒,则它的转换速率为100KHz。检查状态字可以判定A/D转换是否完成,也可以设定固定的延时而不去查询状态字。 f. 通过率: 指A/D采集卡对某一路信号连续采集时的最高采集速率。 g. 初始地址:(或称板基地址): 使用板卡时,需要对卡上的一组寄存器进行操作,这组寄存器占用数个连续的地址,一般将其中最低的地址值定为此卡的初始地址,这个地址值需要使用卡上的拨码开关来设置。 h. DI、DO IO地址操作方式: 通常对于开关量来说,每8个开关量需要占用1个地址,但是有的板卡对同一个地址,既可以提供输入功能,也提供输出功能。此时,8个开关量输入和8个开关量输出共同占用1个地址。 i. AI、AO IO地址操作方式: 常见的情况是板卡给每一个输入提供一个单独的地址,一个模拟量输入需要占用两个地址,但是也有一些板卡,一个输入只占用一个地址,通过高位和地位分别输入的方式完成。甚至有时所有的模拟量输入通道通过对一个地址循环读取输入的方式来完成,这个需要具体看板卡的说明书才能确定。 j. 板卡的接地问题: 某些开关量输出板卡需要外供电源,开关量的状态为1时,输出电平与外供电源电压相等;状态为0时,输出电平为零。此时外供电源的GND应该可靠接地,否则开关量状态为0时,测得的输出电平往往是浮动的,不是准确的零。 k. T/C(计时/计数器)常见工作模式(以8253芯片为例): MODE 0计数器方式: GATE升高后,开始按设入的16BIT数据做减法计数并OUT=0,直到零时OUT=1。 MODE 1可编程单稳: 16BIT数据设入后,GATE由0变为1时,OUT=0;当计数结束时,OUT=1,并可由GATE重新触发。 MODE 2频率发生器: GATE=1 时开始减法计数,OUT=1直到计为0时,OUT=0一个CLK周期, 然后OUT=1重复上述过程。 MODE 3方波发生器: 同 MODE 2,但输出是方波而不是脉冲。 MODE 4软件触发选通信号: GATE=1并16BIT数据设定后,做减法计数OUT=1,等于0时OUT=0一个CLK周期,此后OUT=1。 MODE 5硬件触发选通信号: 同MODE 4, 但由GATE控制,当GATE有一个低电平脉冲时(GATE=1 0 1,即一个负脉冲)TIMER 开始工作, 并可重新触发。
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