數據采集卡工作原理

應用時，數(shu)據采(cai)集(ji)系(xi)統置于被(bei)監控的(de)(de)設(she)備處，通過(guo)傳感(gan)器(qi)對設(she)備的(de)(de)電壓(ya)或者(zhe)電流信號進行采(cai)樣、保持，并送入A/D轉換器(qi)變(bian)成數(shu)字信號，然(ran)后將該信號送到FIFO中(zhong)(zhong)。當(dang)FIFO中(zhong)(zhong)存放的(de)(de)數(shu)據到了(le)一(yi)定數(shu)目(mu)時，由ARM7從(cong)FIFO中(zhong)(zhong)讀(du)出，然(ran)后通過(guo)ARM7的(de)(de)以(yi)太網接(jie)口或者(zhe)RS232送給上位機。考慮到要監控的(de)(de)設(she)備可能會(hui)很多，所(suo)以(yi)設(she)計了(le)多路采(cai)集(ji)通道，他們經過(guo)模(mo)擬開關后再(zai)進入A/D轉換器(qi)。CPLD是整個系(xi)統的(de)(de)控制(zhi)核心，他控制(zhi)采(cai)集(ji)通道的(de)(de)切換、A/D轉換器(qi)的(de)(de)啟/停(ting)、轉換后的(de)(de)數(shu)據在FIFO中(zhong)(zhong)的(de)(de)存放地址發生器(qi)、產生中(zhong)(zhong)斷請求以(yi)通知ARM7讀(du)取(qu)存放在FIFO中(zhong)(zhong)的(de)(de)數(shu)據等。

運行(xing)(xing)時的(de)(de)(de)數(shu)(shu)據并送給PC機(ji)(ji)，通過運行(xing)(xing)在(zai)PC機(ji)(ji)上(shang)的(de)(de)(de)特定軟件對這(zhe)些數(shu)(shu)據進行(xing)(xing)分析，以此判斷當前(qian)運行(xing)(xing)設備的(de)(de)(de)狀(zhuang)況，進而(er)采取相應措(cuo)施。當前(qian)常用(yong)的(de)(de)(de)數(shu)(shu)據采集裝置(zhi)，在(zai)其系(xi)統(tong)軟件設計中(zhong)，多采用(yong)單任務順序機(ji)(ji)制。這(zhe)樣(yang)就存在(zai)系(xi)統(tong)安全(quan)性差(cha)的(de)(de)(de)問題。這(zhe)對于(yu)穩定性、實時性要求(qiu)很高(gao)的(de)(de)(de)數(shu)(shu)據采集裝置(zhi)來說(shuo)是不允許(xu)的(de)(de)(de)，因此有(you)必要引入嵌入式操(cao)作系(xi)統(tong)。下(xia)面(mian)以μC/OSII為(wei)操(cao)作系(xi)統(tong)平臺，基于(yu)ARM7系(xi)列處(chu)理器，對一種高(gao)性能的(de)(de)(de)數(shu)(shu)據采集系(xi)統(tong)開(kai)發進行(xing)(xing)探索。

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數據采集卡主要類型

在工業現場(chang)(chang)，我(wo)們會安(an)裝(zhuang)很(hen)多的(de)(de)各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)，如(ru)壓(ya)力的(de)(de)、溫(wen)度的(de)(de)、流量的(de)(de)、聲音的(de)(de)、電(dian)參(can)數的(de)(de)等(deng)等(deng)，受現場(chang)(chang)環(huan)境的(de)(de)限制(zhi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)信號如(ru)壓(ya)力傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)輸出的(de)(de)電(dian)壓(ya)或(huo)(huo)者電(dian)流信號不能遠傳(chuan)(chuan)(chuan)或(huo)(huo)者因為(wei)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)太多布線(xian)復雜，我(wo)們就會選用分布式或(huo)(huo)者遠程(cheng)的(de)(de)采集卡(ka)(ka)（模(mo)塊）在現場(chang)(chang)把信號較高精度地轉換成數字量，然后通過各(ge)種(zhong)遠傳(chuan)(chuan)(chuan)通信技術（如(ru)485、232、以(yi)太網、各(ge)種(zhong)無線(xian)網絡）把數據傳(chuan)(chuan)(chuan)到計算(suan)機或(huo)(huo)者其他控制(zhi)器(qi)中(zhong)進行處理。這(zhe)種(zhong)也算(suan)作數據采集卡(ka)(ka)的(de)(de)一種(zhong)，只是它對(dui)環(huan)境的(de)(de)適應能力更強，可以(yi)應對(dui)各(ge)種(zhong)惡劣的(de)(de)工業環(huan)境。

如果是在比(bi)較好的(de)現場或者實驗(yan)室，如學校的(de)實驗(yan)室，就可以(yi)使(shi)用USB/PCI這種采(cai)(cai)集卡(ka)(ka)。和常見的(de)內置采(cai)(cai)集卡(ka)(ka)不同(tong)，外(wai)置數據采(cai)(cai)集卡(ka)(ka)一般采(cai)(cai)用USB接口和1394接口，因(yin)此，外(wai)置數據采(cai)(cai)集卡(ka)(ka)主要指USB采(cai)(cai)集卡(ka)(ka)和1394采(cai)(cai)集卡(ka)(ka)。

數(shu)據采(cai)集(ji)卡(ka)，絕大多(duo)數(shu)集(ji)中在采(cai)集(ji)模擬(ni)量、數(shu)字(zi)量、熱(re)電阻(zu)、熱(re)電偶(ou)，其(qi)(qi)中熱(re)電阻(zu)可以(yi)認為是非電量（其(qi)(qi)實本(ben)質上還是要用電流驅動來采(cai)集(ji)）其(qi)(qi)中模擬(ni)量采(cai)集(ji)卡(ka)和數(shu)字(zi)量采(cai)集(ji)卡(ka)用得(de)是最廣泛的(de)。

市場上新(xin)出一(yi)(yi)(yi)種二合(he)一(yi)(yi)(yi)采集卡。二合(he)一(yi)(yi)(yi)，指的是(shi)數字模(mo)擬采集卡，AV+DV采集卡，數字、模(mo)擬二合(he)一(yi)(yi)(yi)，數字輸入輸出，模(mo)擬接口輸入(DV/AV/S-video)。

最后雖然說是采集(ji)卡，但(dan)實際應用中經常需要它輸(shu)出控(kong)制信號。采集(ji)卡廣泛(fan)應用于安防監(jian)控(kong)、教育課(ke)件(jian)錄制、大屏拼(pin)接、多媒體錄播錄像、會議錄制、虛擬(ni)演播室、虛擬(ni)現實、安檢X光機(ji)、雷(lei)達(da)圖像信號、VDR紀錄儀(yi)、醫療X光機(ji)、CT機(ji)、胃腸機(ji)、陰道(dao)鏡(jing)、工業檢測、智能交通、醫學影(ying)像、工業監(jian)控(kong)、儀(yi)器儀(yi)表、機(ji)器視覺等領(ling)域(yu)。