數據采集卡工作原理

應用時，數據(ju)采(cai)集(ji)系統置于(yu)被監控(kong)(kong)的(de)(de)(de)設(she)備(bei)處，通(tong)過傳感器(qi)對設(she)備(bei)的(de)(de)(de)電壓(ya)或者電流信(xin)(xin)號(hao)進(jin)行(xing)采(cai)樣、保持，并送入(ru)A/D轉(zhuan)換(huan)器(qi)變成(cheng)數字(zi)信(xin)(xin)號(hao)，然(ran)后將該(gai)信(xin)(xin)號(hao)送到(dao)(dao)FIFO中。當FIFO中存(cun)放的(de)(de)(de)數據(ju)到(dao)(dao)了一(yi)定(ding)數目時，由ARM7從FIFO中讀出，然(ran)后通(tong)過ARM7的(de)(de)(de)以太網接口或者RS232送給(gei)上位機。考慮到(dao)(dao)要(yao)監控(kong)(kong)的(de)(de)(de)設(she)備(bei)可(ke)能會很(hen)多，所以設(she)計(ji)了多路采(cai)集(ji)通(tong)道(dao)，他們(men)經過模(mo)擬開關后再進(jin)入(ru)A/D轉(zhuan)換(huan)器(qi)。CPLD是整個系統的(de)(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)核(he)心，他控(kong)(kong)制(zhi)采(cai)集(ji)通(tong)道(dao)的(de)(de)(de)切(qie)換(huan)、A/D轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)(de)(de)啟/停(ting)、轉(zhuan)換(huan)后的(de)(de)(de)數據(ju)在FIFO中的(de)(de)(de)存(cun)放地址發生器(qi)、產生中斷請求(qiu)以通(tong)知ARM7讀取(qu)存(cun)放在FIFO中的(de)(de)(de)數據(ju)等。

運(yun)行時的(de)數(shu)(shu)據(ju)并(bing)送給(gei)PC機(ji)，通過運(yun)行在PC機(ji)上的(de)特定(ding)軟件對(dui)這(zhe)些(xie)數(shu)(shu)據(ju)進行分(fen)析，以此(ci)判斷(duan)當(dang)前(qian)運(yun)行設備的(de)狀況，進而采取相應措施。當(dang)前(qian)常用的(de)數(shu)(shu)據(ju)采集裝(zhuang)置，在其系(xi)(xi)統(tong)(tong)軟件設計(ji)中，多采用單(dan)任務順序機(ji)制。這(zhe)樣就(jiu)存在系(xi)(xi)統(tong)(tong)安全性差的(de)問(wen)題。這(zhe)對(dui)于(yu)(yu)穩(wen)定(ding)性、實時性要求很高的(de)數(shu)(shu)據(ju)采集裝(zhuang)置來說(shuo)是不允許的(de)，因此(ci)有必要引入嵌入式(shi)操(cao)作(zuo)系(xi)(xi)統(tong)(tong)。下面(mian)以μC/OSII為操(cao)作(zuo)系(xi)(xi)統(tong)(tong)平臺，基于(yu)(yu)ARM7系(xi)(xi)列處理器(qi)，對(dui)一種高性能的(de)數(shu)(shu)據(ju)采集系(xi)(xi)統(tong)(tong)開發進行探(tan)索。

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數據采集卡主要類型

在(zai)工業(ye)現(xian)場(chang)，我們會安裝很多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)類(lei)型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)，如壓力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)、溫度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)、流(liu)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)、聲音的(de)(de)(de)(de)(de)(de)、電(dian)參數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)等等，受現(xian)場(chang)環(huan)(huan)境(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)限制(zhi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)信號(hao)如壓力(li)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)輸(shu)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)壓或(huo)者(zhe)電(dian)流(liu)信號(hao)不能遠(yuan)傳(chuan)(chuan)(chuan)或(huo)者(zhe)因為傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)太(tai)多(duo)布(bu)線復雜(za)，我們就會選(xuan)用分布(bu)式或(huo)者(zhe)遠(yuan)程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)采(cai)集卡(ka)（模塊）在(zai)現(xian)場(chang)把(ba)信號(hao)較高精度地(di)轉換成數字量，然后通過(guo)各(ge)(ge)種(zhong)遠(yuan)傳(chuan)(chuan)(chuan)通信技術（如485、232、以(yi)太(tai)網(wang)、各(ge)(ge)種(zhong)無線網(wang)絡(luo)）把(ba)數據傳(chuan)(chuan)(chuan)到計算(suan)機或(huo)者(zhe)其他控制(zhi)器(qi)(qi)中進行處理。這(zhe)種(zhong)也算(suan)作數據采(cai)集卡(ka)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)，只是它(ta)對環(huan)(huan)境(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)適應能力(li)更(geng)強，可(ke)以(yi)應對各(ge)(ge)種(zhong)惡劣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工業(ye)環(huan)(huan)境(jing)(jing)。

如果是在比較好(hao)的(de)現場或(huo)者實(shi)(shi)驗室，如學(xue)校的(de)實(shi)(shi)驗室，就可以使(shi)用(yong)USB/PCI這種采(cai)(cai)集(ji)卡(ka)。和(he)常(chang)見(jian)的(de)內置采(cai)(cai)集(ji)卡(ka)不同，外置數(shu)據(ju)采(cai)(cai)集(ji)卡(ka)一般采(cai)(cai)用(yong)USB接口(kou)和(he)1394接口(kou)，因此，外置數(shu)據(ju)采(cai)(cai)集(ji)卡(ka)主要指USB采(cai)(cai)集(ji)卡(ka)和(he)1394采(cai)(cai)集(ji)卡(ka)。

數(shu)(shu)據采集卡，絕大多數(shu)(shu)集中(zhong)在采集模(mo)擬(ni)量(liang)、數(shu)(shu)字量(liang)、熱電阻、熱電偶，其(qi)中(zhong)熱電阻可以認為是(shi)非電量(liang)（其(qi)實本質(zhi)上還是(shi)要用電流驅動(dong)來(lai)采集）其(qi)中(zhong)模(mo)擬(ni)量(liang)采集卡和數(shu)(shu)字量(liang)采集卡用得(de)是(shi)最廣泛(fan)的。

市場上新(xin)出(chu)一種(zhong)二合一采集(ji)卡(ka)。二合一，指的是數字模(mo)擬采集(ji)卡(ka)，AV+DV采集(ji)卡(ka)，數字、模(mo)擬二合一，數字輸入(ru)(ru)輸出(chu)，模(mo)擬接口輸入(ru)(ru)(DV/AV/S-video)。

最(zui)后雖(sui)然(ran)說是采集卡，但實際應用(yong)中經常(chang)需要(yao)它輸出控制(zhi)(zhi)信號。采集卡廣泛應用(yong)于安(an)防監控、教育(yu)課件(jian)錄制(zhi)(zhi)、大屏(ping)拼接、多媒體錄播錄像(xiang)、會議錄制(zhi)(zhi)、虛擬演(yan)播室、虛擬現實、安(an)檢(jian)X光(guang)機、雷達圖像(xiang)信號、VDR紀錄儀(yi)、醫(yi)療X光(guang)機、CT機、胃(wei)腸機、陰道鏡、工業檢(jian)測、智能(neng)交通、醫(yi)學影像(xiang)、工業監控、儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)、機器(qi)視(shi)覺等領(ling)域(yu)。