1、 . PCI8002A 同步高速數(shù)據(jù)采集卡硬件使用說明書阿爾泰科技發(fā)展產(chǎn)品研發(fā)部修訂24 / 24阿爾泰科技發(fā)展目錄1PCI8002A 同步高速數(shù)據(jù)采集卡硬件使用說明書版本：6.111 2阿爾泰科技發(fā)展第一章功能概述信息社會(huì)的發(fā)展，在很大程度上取決于信息與信號(hào)處理技術(shù)的先進(jìn)性。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的出現(xiàn)改變了信息與信號(hào)處理技術(shù)的整個(gè)面貌，而數(shù)據(jù)采集作為數(shù)字信號(hào)處理的必不可少的前期工作在整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中起到關(guān)鍵性、乃至決定性的作用，其應(yīng)用已經(jīng)深入到信號(hào)處理的各個(gè)領(lǐng)域中。實(shí)時(shí)信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理等領(lǐng)域?qū)Ω咚俣取⒏呔葦?shù)據(jù)采集卡的需求越來越大。ISA 總線由于其傳輸速度的限制而逐漸被淘汰。我公司推出的基

2、于 PCI總線、USB總線等數(shù)據(jù)采集卡綜合了國(guó)外眾多同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，以其使用的便捷、穩(wěn)定的性能、極高的性價(jià)比，獲得多家客戶的一致好評(píng)，是一系列真正具有可比性的產(chǎn)品，也是您理想的選擇。第一節(jié)、產(chǎn)品應(yīng)用本卡是一種基于 PCI 總線的數(shù)據(jù)采集卡，可直接插在 IBM-PC/AT 或與之兼容的計(jì)算機(jī)的任一 PCI 插槽中，構(gòu)成實(shí)驗(yàn)室、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中心等各種領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集、波形分析和處理系統(tǒng)，也可構(gòu)成工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)。它的主要應(yīng)用場(chǎng)合為： 電子產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè) 信號(hào)采集 過程控制 伺服控制第二節(jié)、總線與制作工藝特點(diǎn)32 位 PCI總線，支持 PCI2.2 協(xié)議，真正實(shí)現(xiàn)即插即用 支持 5V PCI 總線（

3、總線上的+5V 和+12V 均被使用）FPGA 接口芯片設(shè)計(jì)，具有極高的性，特別適合 OEM 合作第三節(jié)、AD模擬量輸入功能 轉(zhuǎn)換器類型：AD9224 輸入量程：±5V、±2.5V、±1V、±0.5V 轉(zhuǎn)換精度：12 位(Bit) 采樣速率(同步采樣)最高采樣速率為 40MHz(25 納秒/點(diǎn)) 最低采樣速率為 400KHz(約 2.5 微秒/點(diǎn))分頻公式：采樣頻率 =主頻 /分頻數(shù)，其中主頻 = 80MHz，32 位分頻，分頻數(shù)的取值圍：最低為 2，最高為 200 物理通道數(shù)：4 通道(各通道完全獨(dú)立同步采樣) 模擬量輸入方式：?jiǎn)味四M輸入 模擬輸入阻

4、抗：>10M 模擬輸入共模電壓圍：<±2V 通道切換方式：4 通道同時(shí)轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)讀取方式：軟件讀取方式、DMA 方式（此方式速度最高） 存諸器深度：每通道 512K 字（點(diǎn)）RAM 存儲(chǔ)器 時(shí)鐘源選項(xiàng)：板時(shí)鐘和板外時(shí)鐘軟件可選 觸發(fā)模式：軟件部觸發(fā)和硬件外部觸發(fā) 觸發(fā)類型：邊沿觸發(fā)觸發(fā) 觸發(fā)方向：負(fù)向觸發(fā)、正向觸發(fā)、負(fù)正向觸發(fā) 觸發(fā)電平：共 4096 級(jí)軟件可調(diào)，可調(diào)圍為±10V 1PCI8002A 同步高速數(shù)據(jù)采集卡硬件使用說明書 觸發(fā)靈敏度：軟件可選圍為 165535（819uS） 模擬量觸發(fā)源：AI0、AI1、AI2、AI3、ATR、DTR (軟件可選)

5、系統(tǒng)測(cè)量精度：0.1% 工作溫度圍：-40 +85 存儲(chǔ)溫度圍：-40 +120第四節(jié)、DI數(shù)字量輸入功能 通道數(shù)：8 路 電氣標(biāo)準(zhǔn)：TTL- CMOS 兼容 最大吸收電流：小于 0.5mA(毫安) 高電平的最低電壓：2V 低電平的最高電壓：0.8V 第五節(jié)、DO數(shù)字量輸出功能 通道數(shù)：8 路 電氣標(biāo)準(zhǔn)：CMOS 兼容 最大下拉電流：20mA 最大上拉電流：2.6mA(毫安) 高電平的最低電壓：3.4V 低電平的最高電壓：0.5V 第六節(jié)、其他指標(biāo) 板載時(shí)鐘振蕩器：80MHz第七節(jié)產(chǎn)品安裝核對(duì)表打開 PCI8002A 板卡包裝后，你將會(huì)發(fā)現(xiàn)如下物品：1、 PCI8002A 板卡一個(gè)2、 ART

6、 軟件光盤一，該光盤包括如下容：a)本公司所有產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)程序，用戶可在 PCI 目錄下找到 PCI8002A 驅(qū)動(dòng)程序；b)用戶手冊(cè)（pdf 格式電子文檔）；第八節(jié)安裝指導(dǎo)一、軟件安裝指導(dǎo)版本：6.111 在不同操作系統(tǒng)下安裝PCI8002A板卡的方法一致，在本公司提供的光盤中含有安裝程序Setup.exe，用戶雙擊此安裝程序按界面提示即可完成安裝。二、硬件安裝指導(dǎo)在硬件安裝前首先關(guān)閉系統(tǒng)電源，待板卡固定后開機(jī)，開機(jī)后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出硬件安裝向?qū)?，用戶可選擇系統(tǒng)自動(dòng)安裝或手動(dòng)安裝。注意：不可帶電插拔板卡。2阿爾泰科技發(fā)展第一節(jié)、主要元件布局圖第二節(jié)、主要元件功能說明第二章元件布局圖與簡(jiǎn)要說明圖 2

7、.1元件布局圖請(qǐng)參考第一節(jié)中的布局圖，了解下面各主要元件的大體功能。一、信號(hào)輸入輸出連接器BNC 0BNC 3：AD 模擬信號(hào)輸入端J1：時(shí)鐘信號(hào)、觸發(fā)源等信號(hào)接口P1：開關(guān)量輸入輸出信號(hào)引線插座二、電位器VR_DAF1：DA 滿度調(diào)節(jié)VR_DAZ1：DA 零點(diǎn)調(diào)節(jié)VR_1.25：-2.5V 參考電源調(diào)整（出廠已經(jīng)設(shè)置好）以上電位器的詳細(xì)說明請(qǐng)參考章節(jié)。三、撥碼開關(guān)JP12JP19：AD模擬信號(hào)輸入量程選擇以上撥碼開關(guān)的詳細(xì)說明請(qǐng)參考AD輸入量程選擇章節(jié)。四、狀態(tài)燈L-ER：硬件運(yùn)行錯(cuò)誤指示燈。該指示燈為亮狀態(tài)時(shí)，表示硬件設(shè)備運(yùn)行出錯(cuò)，復(fù)位硬件設(shè)備就可以正常使用L-TR：觸發(fā)信號(hào)指示燈。該指示

8、燈為亮狀態(tài)時(shí)，表示有觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生；該指示燈為暗狀態(tài)時(shí)，表示完成指定長(zhǎng)度的采集。該指示燈的狀態(tài)為閃爍狀態(tài)L-SW：RAM切換指示燈。該指示燈為閃爍狀態(tài)，表示RAM正在切換ADBusy Led：AD轉(zhuǎn)換指示燈。該指示燈為閃爍狀態(tài)，表示AD正在切換L-PW：電源指示燈。該指示燈為亮狀態(tài)，表示板卡供電正常3PCI8002A 同步高速數(shù)據(jù)采集卡硬件使用說明書第三章信號(hào)輸入輸出連接器第一節(jié)、AD模擬量信號(hào)輸入連接器定義關(guān)于 BNC 輸入的管腳定義從上至下依次為 AI0AI3,為模擬信號(hào)輸入接口關(guān)于 J1 連接器的管腳定義如下圖：管腳定義：版本：6.111 管腳號(hào)6管腳命名ATR顏色紅外觸發(fā)模擬信號(hào)輸入管腳

9、功能5 AGND4 CLKIN/DTR白模擬地綠AD 外時(shí)鐘輸入（此功能暫不提供），可作為數(shù)字觸發(fā)信號(hào)（DTR）輸入3CAL黃1KHz 校準(zhǔn)信號(hào)輸出2 SYNOUT1 DGND注明：藍(lán)時(shí)鐘輸出黑數(shù)字地（一）、關(guān)于AI0-AI3信號(hào)的輸入連接方法請(qǐng)參考 （二）、關(guān)于ATR、DTR的信號(hào)輸入連接方法請(qǐng)參考章節(jié)，其觸發(fā)功能的使用方法請(qǐng)參考章節(jié)。第二節(jié)、DI/DO數(shù)字量信號(hào)輸入連接器定義關(guān)于20芯插頭P1的管腳定義關(guān)于20芯插頭P1的管腳定義管腳號(hào)管腳定義特性管腳號(hào)管腳定義特性1 +5VOutput2 +5VOutput3DI0Input44DI1Input阿爾泰科技發(fā)展5DI2Input6DI3In

10、put7911 DO013 DO215 DO417 DO6DI4DI6InputInputOutputOutputOutputOutput81012 DO114 DO316 DO518 DO7DI5DI7InputInputOutputOutputOutputOutput19 DGNDPWR20 DGNDPWR注明：關(guān)于DI數(shù)字量信號(hào)的輸入連接方法請(qǐng)參考章節(jié)。關(guān)于DO數(shù)字量信號(hào)的輸出連接方法請(qǐng)參考 +5V 表示輸出電壓為 5 伏，最大輸出電流為 100mA第三節(jié)、AD輸入量程設(shè)置板卡輸入通道從上往下依次為：0通道，1通道，2通道，3通道一、0通道量程設(shè)置輸入量程±5V±2.

11、5V±1V±0.5V二、1通道量程設(shè)置輸入量程±5V±2.5V±1V±0.5VJP13JP155JP12JP14PCI8002A 同步高速數(shù)據(jù)采集卡硬件使用說明書三、2通道量程設(shè)置版本：6.111 輸入量程±5V±2.5V±1V±0.5V四、3通道量程設(shè)置輸入量程±5V±2.5V±1V±0.5VJP17JP196JP16JP18阿爾泰科技發(fā)展第四章各種信號(hào)的連接方法第一節(jié)、AD模擬量輸入的信號(hào)連接方法單端方式是指使用單個(gè)通路實(shí)現(xiàn)某個(gè)信號(hào)的輸入，同時(shí)多個(gè)信號(hào)

12、的參考地共用一個(gè)接地點(diǎn)。此種方式主要應(yīng)用在干擾不大，通道數(shù)相對(duì)較多的場(chǎng)合?？砂聪聢D連接成模擬電壓?jiǎn)味溯斎敕绞剑?路模擬輸入信號(hào)連接到AI0AI3端，其公共地連接到AGND端。模擬信號(hào)輸入連接器AI0AI1AI2AI3AGND被測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的模擬信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備第二節(jié)、AD觸發(fā)源、外時(shí)鐘信號(hào)的連接方法模ATR 模擬觸發(fā)信號(hào)擬信號(hào)輸入連接器DTR 數(shù)字觸發(fā)信號(hào)DGNDAGND第三節(jié)、DI數(shù)字量輸入的信號(hào)連接方法開關(guān)量輸入端口DI0DI1DI2DI7DGND被測(cè)現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)的信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)設(shè)備7PCI8002A 同步高速數(shù)據(jù)采集卡硬件使用說明書第四節(jié)、DO數(shù)字量輸出的信號(hào)連接方法DO0控制現(xiàn)場(chǎng)開

13、關(guān)的信號(hào)版本：6.111 開關(guān)量輸出端口DO1DO2DO7DGND現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)設(shè)備第五節(jié)、多卡同步的實(shí)現(xiàn)方法PCI8002A多卡同步采用共同的外觸發(fā)。采用共同的外觸發(fā)的方案時(shí)，設(shè)置所有的參數(shù)請(qǐng)保持一致。首先設(shè)置每塊卡的硬件參數(shù)，并且都使用外觸發(fā)（ATR或者DTR），連接好要采集的信號(hào)，通過PS2接口的ATR（需要設(shè)置觸發(fā)電平）或DTR管腳接入觸發(fā)信號(hào)，然后點(diǎn)擊“開始數(shù)據(jù)采集”按鈕，這時(shí)采集卡并不采集，等待外部觸發(fā)信號(hào)，當(dāng)每塊采集卡都進(jìn)入等待外部觸發(fā)信號(hào)的狀態(tài)下，使用同一個(gè)外部觸發(fā)信號(hào)同時(shí)啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，達(dá)到同步采集的效果。連接方法如下：外部觸發(fā)信號(hào)ATR/DTRATR/DTRATR/DT

14、RPCI8002APCI8002APCI8002A外觸發(fā)同步采集的連接方法注意：使用DTR時(shí)請(qǐng)使用時(shí)鐘模式8阿爾泰科技發(fā)展第五章數(shù)據(jù)格式、排放順序與換算關(guān)系A(chǔ)D雙極性模擬量輸入的數(shù)據(jù)格式采用補(bǔ)碼方式，如下表所示：輸入AD原始碼(二進(jìn)制)AD原始碼(十六進(jìn)制)求補(bǔ)后的碼(十進(jìn)制)正滿度正滿度1LSB中間值+1LSB中間值（零點(diǎn)）中間值1LSB負(fù)滿度+1LSB負(fù)滿度1111 1111 1111 1111 1111 1110 1000 0000 00011000 0000 00000111 1111 1111 0000 0000 00010000 0000 0000FFFFFE 8018007FF

15、00100040954094 204920482047 10注明：當(dāng)輸入量程為±5V、±2.5V、±1V、±0.5V時(shí)，即為雙極性輸入（輸入信號(hào)允許在正負(fù)端圍變化）。按 照 以 上 表 格 所 示 ， 假 設(shè) 從 設(shè) 備 中 讀 取 的 AD 端 口 數(shù) 據(jù) 為 ADBuffer （ 驅(qū) 動(dòng) 程 序 中 來 自 于ReadDeviceProAD/ReadDeviceDmaAD的ADBuffer參數(shù)），電壓值為Volt，那么雙極性量程的轉(zhuǎn)換公式為：±5V 量程: Volt = (10000.00/4096) * (ADBuffer0 &0

16、x0FFF) 5000.00;±2.5V量程: Volt = (5000.00/4096) * (ADBuffer0 &0x0FFF) 2500.00;±1V 量程: Volt = (2000.00/4096) * (ADBuffer0 &0x0FFF) 1000.00;±0.5V 量程: Volt = (1000.00/4096) * (ADBuffer0 &0x0FFF) 500.00;9PCI8002A 同步高速數(shù)據(jù)采集卡硬件使用說明書第六章各種功能的使用方法第一節(jié)、AD觸發(fā)功能的使用方法一、AD部軟件觸發(fā)功能版本：6.111 在初始

17、化AD時(shí)，若AD硬件參數(shù)ADPara. TriggerMode = PCI8002A_TRIGMODE_SOFT時(shí)，則可實(shí)現(xiàn)觸發(fā)采集。在觸發(fā)采集功能下，調(diào)用StartDeviceAD函數(shù)啟動(dòng)AD時(shí)，AD即刻進(jìn)入轉(zhuǎn)換過程，不等待其他任何外部硬件條件。也可理解為軟件觸發(fā)。具體過程請(qǐng)參考以下圖例，圖中AD工作脈沖的周期由設(shè)定的采樣頻率(Frequency)決定。AD啟動(dòng)脈沖由軟件接口函數(shù)StartDeviceAD函數(shù)產(chǎn)生。AD 啟動(dòng)脈沖AD在啟動(dòng)脈沖觸發(fā)后產(chǎn)生第一個(gè)工作脈沖二、AD硬件外觸發(fā)功能觸發(fā)圖例在 初 始 化 AD 時(shí) ， 若 AD 硬 件 參 數(shù) ADPara. TriggerMode =

18、 PCI8002A_ TRIGMODE_DELAY 或 ADPara. TriggerMode = PCI8002A_ TRIGMODE_MIDL時(shí)，則可實(shí)現(xiàn)外觸發(fā)采集。在外觸發(fā)采集功能下，調(diào)用StartDeviceAD函數(shù)啟動(dòng)AD時(shí)，AD并不立即進(jìn)入轉(zhuǎn)換過程，而是要等待外部硬件觸發(fā)源信號(hào)符合指定條件后才開始轉(zhuǎn)換AD數(shù)據(jù)，也可理解為硬件觸發(fā)。其外部硬件觸發(fā)源信號(hào)提供。關(guān)于在什么條件下觸發(fā)AD，由用戶選擇的觸發(fā)源(TriggerSource)、觸發(fā)模式（TriggerMode）、觸發(fā)類型（TriggerType）、觸發(fā)方向(TriggerDir)、觸發(fā)電平（TrigLevelVolt）等共同決定

19、。三、AD模擬量觸發(fā)功能模擬量觸發(fā)是將一定圍變化的模擬量信號(hào)作為觸發(fā)源。觸發(fā)信號(hào)與模擬觸發(fā)電平信號(hào)同時(shí)進(jìn)入模擬比較器進(jìn)行高速模擬比較，產(chǎn)生一個(gè)預(yù)期的比較結(jié)果(Result)來觸發(fā)AD轉(zhuǎn)換（如下圖）。模擬觸發(fā)電平信號(hào)由DA0的輸出電壓決定。具體實(shí)現(xiàn)方法是：DTA/ATR Result觸發(fā)電平比較器模擬量比較原理邊沿觸發(fā)就是捕獲觸發(fā)源信號(hào)相對(duì)于觸發(fā)電平的信號(hào)變化特征來觸發(fā)AD轉(zhuǎn)換。說的簡(jiǎn)單點(diǎn)，就是利用模擬比較器的輸出Result的邊沿信號(hào)作為觸發(fā)條件。ADPara.TriggerDir = PCI8002A_TRIGDIR_NEGATIVE時(shí)，即選擇觸發(fā)方向?yàn)橄陆笛赜|發(fā)。即當(dāng)觸發(fā)源信號(hào)從大于觸發(fā)電

20、平TriggerLevel變化至小于觸發(fā)電平時(shí)，AD即刻進(jìn)入轉(zhuǎn)換過程，采集指定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)后停止，等待下一次的觸發(fā)信號(hào)到來，啟動(dòng)下一次AD轉(zhuǎn)換。10阿爾泰科技發(fā)展ADPara.TriggerDir = PCI8002A_TRIGDIR_POSITIVE時(shí)，即選擇觸發(fā)方向?yàn)樯仙赜|發(fā)。它與下邊沿觸發(fā)的方向相反以外，其他方面同理。ADPara.TriggerDir = PCI8002A_TRIGDIR_NEGAT_POSIT時(shí)，即選擇觸發(fā)方向?yàn)橄陆祷蛏仙赜|發(fā)。與ADPara.TriggerDir = PCI8002A_TRIGDIR_NEGATIVE的區(qū)別在于只要觸發(fā)源信號(hào)的變化跨越觸發(fā)電平便立即

21、觸發(fā)AD轉(zhuǎn)換，采集指定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)后停止，等待下一次的觸發(fā)信號(hào)到來，啟動(dòng)下一次AD轉(zhuǎn)換。具體過程請(qǐng)參考軟件說明書。第二節(jié)、AD時(shí)鐘與外時(shí)鐘功能的使用方法一、AD時(shí)鐘功能時(shí)鐘功能是指使用板載時(shí)鐘振蕩器經(jīng)板載邏輯控制電路根據(jù)用戶指定的分頻數(shù)分頻后產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)去觸發(fā)AD定時(shí)轉(zhuǎn)換。要使用時(shí)鐘功能應(yīng)在軟件中置硬件參數(shù)ADPara.ClockSouce= PCI8002A_CLOCKSRC_IN。該時(shí)鐘的頻率在軟件中由硬件參數(shù)ADPara.Frequency決定。如Frequency = 100000，則表示AD以100000Hz的頻率工作（即100KHz，10微秒/點(diǎn)）。二、AD外時(shí)鐘功能外時(shí)鐘功能是指使用板外的時(shí)鐘信號(hào)來定時(shí)觸發(fā)AD進(jìn)行轉(zhuǎn)換。該時(shí)鐘信號(hào)由連接器J1的INCLK腳輸入提供。板外的時(shí)鐘可以是另外一塊PCI8002A的時(shí)鐘輸出提供，也可以是其他設(shè)備如時(shí)鐘頻率發(fā)生器等。要使用外時(shí)鐘功能應(yīng)在軟件中置硬件參數(shù)ADPara.ClockSouce = PCI8002A_CLOCKSRC_OUT，其整個(gè)AD采樣頻率完全受控于外時(shí)鐘頻率。第三節(jié)、AD數(shù)據(jù)位高位控制的使用方法AD的數(shù)據(jù)位為D0D11位， D12位為超量程標(biāo)志，D15位為觸發(fā)標(biāo)志，D13和D14位用于表示開關(guān)量輸入狀態(tài)的變化情況，數(shù)據(jù)