1、W7NATIONALINSTRUMENTSNI-DAQmx的定時(shí)和同步特性目錄1.概述2.為什么需要定時(shí)和同步？3.后臺(tái)API4.混合模式測(cè)量5.同步模擬輸入/輸出6.模擬和同步7.信號(hào)路由選項(xiàng)8.高級(jí)功能9.多設(shè)備同步10.結(jié)論ThisdocumentispartoftheGettingStartedwtuiNI-DAQmxSeriesNI-DAQmx入門(mén)指南系列旨在幫助用戶了解NI-DAQmx編程的基礎(chǔ)知識(shí)。從使用Measurement&AutomationExplorer(MAX)驗(yàn)證設(shè)備運(yùn)行情況到使用LabVIEW編程數(shù)據(jù)采集應(yīng)用，本系列將通過(guò)視頻和文本教程為您一一介紹。本系列既適用于

2、希望學(xué)習(xí)使用DAQ助手的初學(xué)者，也適合需要使用NI-DAQmx高級(jí)功能的有經(jīng)驗(yàn)用戶。1.概述NI-DAQmx入門(mén)指南系列旨在幫助用戶了解NI-DAQmx編程的基礎(chǔ)知識(shí)。從使用Measurement&AutomationExplorer(MAX)驗(yàn)證設(shè)備運(yùn)行情況到使用LabVIEW編程數(shù)據(jù)采集應(yīng)用，本系列將通過(guò)視頻和文本教程為您一一介紹。本系列既適用于希望學(xué)習(xí)使用DAQ助手的初學(xué)者，也適合需要使用NI-DAQmx的高級(jí)功能的有經(jīng)驗(yàn)用戶。2.為什么需要定時(shí)和同步？許多應(yīng)用都需要精確的定時(shí)控制和同步操作功能。例如，在測(cè)量和分析大量高度動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)，任何相位不匹配都是不可接受的。這就需要將某一點(diǎn)某個(gè)信號(hào)

3、的即時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)與同一點(diǎn)其他信號(hào)的即時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行W7NATIONALINSTRUMENTS比較評(píng)估，因此，這些數(shù)據(jù)采集就需要采用某種同步方案。NI-DAQmx和LabVIEW圖形化編程環(huán)境為用戶提供了各種工具，使其可以輕松構(gòu)建此類數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。3.后臺(tái)APINI-DAQmx為用戶提供了許多強(qiáng)大的定時(shí)和同步解決方案。在LabVIEW中使用NI-DAQmx的功能代表著新一代數(shù)據(jù)采集編程。專門(mén)為設(shè)備間的信號(hào)指定路徑連線的時(shí)代已不復(fù)存在了-NI-DAQmx可自動(dòng)在用戶需要時(shí)幫助用戶獲取信號(hào)。用戶需要做的僅僅是指定目標(biāo)。因此，驅(qū)動(dòng)程序可在后臺(tái)智能運(yùn)行，幫助用戶省去復(fù)雜的配置操作。但是，這僅僅是定時(shí)和同步

4、所具有的功能的一小部分.混合模式測(cè)量由于大部分E系列數(shù)據(jù)采集設(shè)備都具有模擬輸入、模擬輸出、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器和數(shù)字輸入/輸出功能，因此其中的挑戰(zhàn)往往在于在同步不同類型的測(cè)量的同時(shí)利用這些測(cè)量編程設(shè)備。以下是部分使用案例：模擬輸入和模擬輸出同時(shí)啟動(dòng)不同操作同時(shí)啟動(dòng)，但不同步不同操作同時(shí)啟動(dòng)并以同一速率運(yùn)行不同操作之間共享采樣時(shí)鐘使用觸發(fā)器同步模擬輸入和模擬輸出共享硬件觸發(fā)器和采樣時(shí)鐘同步模擬和計(jì)數(shù)器操作計(jì)數(shù)器創(chuàng)建脈沖序列為時(shí)鐘，進(jìn)行模擬操作模擬時(shí)鐘門(mén)計(jì)數(shù)器操作在NI-DAQmxAPI中，用戶可使用極少的VI來(lái)滿足大部分的定時(shí)和同步需求。尤其是DAQmxTiming.vi和DAQmxTrigger.v

5、i，這兩個(gè)VI可允許用戶指定掃描通道的間隔時(shí)間和開(kāi)始(或停止)時(shí)間。利用LabVIEW的多態(tài)機(jī)制，這兩個(gè)VI不僅可定義模擬輸入信號(hào)的定時(shí)和觸發(fā)，還可定義之前提過(guò)的模擬輸出、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器和數(shù)字輸入/輸出信號(hào)的定時(shí)和觸發(fā)(見(jiàn)圖1)。DAQttikliming,viDAQmxTrigger.viDiiihn：:BiySamp-leClock(AnaIog/Counter/DigrtaDHandshaking(DigitsIImplicit(Coun七亡)UseWaveform(AnalogQutputChangeDetection(DigitalInput)PipelinedSampleClock

6、(Digital)JStartF/NoneRefferenceDigitalEdgeMoredigitalPatternAnalogEdgeAnalogWindow圖157NATIONALINSTRUMENTS|!j；Pgvl.PjSarrpleCtock|-MusuKfTientft口抽叮血冋iinputChanntiF-|DP.qrnwTifrjrigA4|DaQtT!；!StecITg.FiEiiCLvi頁(yè)賈cttdg亡口IChimg的“亠wNnmqErulcgkWmICh的rExnp/.ii.DADmxLs亍討|AQVcHggE|5忑同步模擬輸入/輸出一個(gè)常見(jiàn)的同步使用案例是使用同一時(shí)

7、鐘啟動(dòng)模擬輸入和模擬輸出。此情況需要兩個(gè)代碼鏈：一個(gè)用于模擬輸入，另一個(gè)用于模擬輸出。使用DAQmxTimingVI指定每個(gè)代碼鏈所需的連續(xù)操作。對(duì)于模擬輸出定時(shí)，選擇默認(rèn)的源輸入這意味著模擬輸出操作將根據(jù)默認(rèn)的模擬輸出時(shí)鐘（內(nèi)部時(shí)鐘）運(yùn)行。而對(duì)于模擬輸入DAQmxTimingVI，用戶所要做的只是指定源為模擬輸出的采樣時(shí)鐘。這樣模擬輸入和模擬輸出操作便會(huì)根據(jù)模擬輸出的定時(shí)信號(hào)運(yùn)行（圖2）。+放大圖片圖26.模擬和同步前一范例演示了如何將不同的模擬定時(shí)信號(hào)連接起來(lái)。如果是模擬和數(shù)字信號(hào)混合的情況又會(huì)怎么樣呢？是否具有同樣的無(wú)縫集成性能呢？答案是肯定的。假設(shè)我們根據(jù)外部或非傳統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)來(lái)進(jìn)行模擬

8、測(cè)量-練習(xí)：每毫秒進(jìn)行一次采樣，連續(xù)操作10毫秒后等待3毫秒，然后再重復(fù)該操作。在此情況下，用戶可使用E系列設(shè)備的計(jì)數(shù)器功能來(lái)生成所需的定時(shí)信號(hào)，但是模擬端如何知道該信號(hào)是時(shí)鐘信號(hào)呢？答案還是DAQmxTimingVI。通過(guò)將源指定為計(jì)數(shù)器的內(nèi)部輸出引腳，計(jì)數(shù)器輸出便可成為模擬輸入時(shí)鐘，而無(wú)需使用外部電線來(lái)連接接線盒的引腳（見(jiàn)圖3）。NATIONALINSTRUMENTS+放大圖片圖3觸發(fā)功能與同步功能一樣，也非常便于使用。使用DAQmxTriggerVI，用戶可輕松設(shè)置操作，以等待內(nèi)部或外部觸發(fā)信號(hào)（模擬或數(shù)字）。一個(gè)典型的范例是事件觸發(fā)。進(jìn)行事件觸發(fā)時(shí)，設(shè)備會(huì)忽略數(shù)據(jù)采集之前的前N個(gè)觸發(fā)。

9、要實(shí)現(xiàn)這一操作，可使用計(jì)數(shù)器來(lái)創(chuàng)建信號(hào)脈沖以啟動(dòng)模擬輸入采集。計(jì)數(shù)器將前N個(gè)觸發(fā)用作脈沖的低電平部分，而將有效觸發(fā)用作脈沖的高電平部分并觸發(fā)實(shí)際采集。以下案例包含兩行并行代碼；上面一行用于配置模擬輸入操作，下面一行用于配置計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器0的輸出用作觸發(fā)源，且計(jì)數(shù)器0在接收第n個(gè)脈沖輸入之后便配置為輸出觸發(fā)脈沖。在此情況下，選擇100kHz內(nèi)部時(shí)基作為輸入源，但也可指定某個(gè)外部輸入源，便于用戶根據(jù)外部脈沖序列設(shè)置延遲觸發(fā)（見(jiàn)圖4）。sainfMesperchannelFiniUE/Ded/llHlfcHETini知TtNIBPukeTicksTlowtickshighticks旳initiald

10、efayTriggerEwjrte5ampClcckTriggerEdgeAnsi旳IDirfm.NChanMSsmp+放大圖片圖4注：在最后兩個(gè)范例中，CtrOlnternalOutput和CrtOOut為時(shí)鐘或觸發(fā)信號(hào)的來(lái)源。CtrOlnternalOut信號(hào)由板卡內(nèi)部的路由提供。將計(jì)數(shù)器輸出路由至PFI和RTSI時(shí)應(yīng)使用CrtOOut。圖4中的范例可使用CtrOlnternalOut來(lái)代替Ctr0Out。W7NATIONALINSTRUMENTS7.信號(hào)路由選項(xiàng)如需像前面介紹的范例一樣將設(shè)備上某個(gè)位置的信號(hào)路由至另一個(gè)位置，則需要考慮以下幾點(diǎn)。首先，NI-DAQmx是否能夠路由這些信號(hào)？

11、第二，哪些信號(hào)可進(jìn)行路由？由于傳輸這些信號(hào)的能力取決于中間通信路徑，因此需要采用實(shí)時(shí)系統(tǒng)集成（RealTimeSystemIntegration,RTSI）總線。RTSI總線（PCI設(shè)備的34針連接器或包含在PXI上的背板連接器中）提供了7個(gè)引腳，用于將定時(shí)信號(hào)從一個(gè)設(shè)備發(fā)送至另一個(gè)設(shè)備（或在設(shè)備內(nèi)部之間發(fā)送）。在使用該通信路徑之前，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)程序了解系統(tǒng)中設(shè)備的連接方式。對(duì)于PCI設(shè)備，使用RTSI電纜連接相應(yīng)的設(shè)備，并在Measurement&AutomationExplorer（MAX）中注冊(cè)此連接。在MAX3.0中，只需右擊NI-DAQmx設(shè)備并選擇創(chuàng)建新NI-DAQmx設(shè)備RTSI電纜

12、便可完成此操作。該操作便會(huì)在NI-DAQmx設(shè)備列表中添加RTSI電纜。對(duì)于PXI系統(tǒng)，只需通過(guò)右擊PXISystemIdentifyAs來(lái)識(shí)別PXI系統(tǒng)。RTSI總線在PXI系統(tǒng)中用作PXI觸發(fā)總線。（圖5顯示的是連接至DAQ設(shè)備的RTSI電纜。）DeviAttributes霽RTSICable:RTSICable:FlT5ICableOFileEditViewaProperties.1DeleteConnectedDevicesConfiguration-9MySystem+直DataNeighborhood-會(huì)DevicesandInterfaces+創(chuàng)TraditionalNI-DAQ

13、Devices-uNI-DAQmxDevices臨PCI-NIO-16XE-10:DeviTGPIBO爐口-GPIB)+PXIP呂ISystem(Unidentified)十9Ports(Serial&Parallel)+血Scales+Software+蠱IVIDrivers+RemoteSystems圖5如需查看哪些信號(hào)可以在單個(gè)DAQ設(shè)備中進(jìn)行路由，可瀏覽MAX中的DeviceRoutes選項(xiàng)卡。單擊MAX中的DAQ設(shè)備時(shí)，可通過(guò)配置樹(shù)右側(cè)的窗口查看設(shè)備的屬性。如果選擇該窗口底部的DeviceRoutes選項(xiàng)卡，則可看到每個(gè)可用信號(hào)路由的列表。綠色的方框表示可直接進(jìn)行的路由，黃色的方框表

14、示必須通過(guò)設(shè)備的某些子系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)的路由。當(dāng)光標(biāo)停留在黃色方框時(shí)，子系統(tǒng)框中會(huì)列出完成路由需要的中間W7NATIONALINSTRUMENTS子系統(tǒng)。這有時(shí)非常有用，因?yàn)殚g接路由可能會(huì)干擾正在執(zhí)行的其他操作（圖6）。星PCI-MIO-16XE-10:iJevI-MeasurementftAulwnationExplorer匚石區(qū)FileEdtYi陰ladeHelpIConfigurationProperties：.|DeletejjfSeiF-TestTectPareJs.nHdeHelp-迢MySystem匡氐DataNsigbtorhood白角DevicesandInterfaces牡亙T

15、radition.=iNE-DAQDevicesfilNl-DAQmxDevices辺PC-MIO-1E-10!Deyl氣RT5cable:,T?T5CaUeoflGRIBO(PCI-SPIB)lirapxisystemOJnicfenrified)十J；/Ports(5erid&.Parallel)匡會(huì)ScalKSoftwareg命IVIOiversi0RemoteSystemsThispanelshowsthelaute：thdt匚artbemadewithinthisdevi匚匕DeviceHoulesA11+放大圖片圖68.高級(jí)功能DAQmxTiming和DAQmxTriggerVI提

16、供的高級(jí)功能可用于設(shè)置操作，但是有些情況下，較底層的信息更為重要。假設(shè)我們需要知道某個(gè)模擬輸出操作更新時(shí)的時(shí)基或者某個(gè)模擬邊沿觸發(fā)的配置級(jí)別。這些信息可從DAQmx定時(shí)和DAQmx觸發(fā)屬性節(jié)點(diǎn)獲得（見(jiàn)圖7）。用戶可通過(guò)這些屬性節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)所有相關(guān)的配置值，以進(jìn)行設(shè)置或查看。W7NATIONAL尸irOTRUIVIENTyyDAQrraTiming器SdmpCIk.TimebarBrowse.Sampl亡QuantitySampleTimingTypeJSa-mpfEClock匚hangeDeftectionOnDemandImplicitMortRateMskimuinRateSqufceActi

17、veEdgeOverrunGehaviorAdvancedUnderflowBehavio-rTimebaieDivisorTerminal.7Tim-ebjeRateDigitalFrlterkDigitalSyndironizatio-nkActiveEdgeMasterTimebateDivisorTerminal圖7通過(guò)DAQmx觸發(fā)屬性節(jié)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)的一個(gè)復(fù)雜功能是計(jì)數(shù)器的可重觸發(fā)選項(xiàng)。在前面介紹的API中，重新觸發(fā)計(jì)數(shù)器會(huì)完全改變計(jì)數(shù)器的運(yùn)行代碼。只需在DAQmx觸發(fā)屬性節(jié)點(diǎn)中添加NI-DAQmxAPI，進(jìn)入Start.Retriggerable，將計(jì)數(shù)器從單次觸發(fā)更改為可重觸發(fā)（見(jiàn)圖

18、8）。NATIONAL尸INSTRUMENTS圖89.多設(shè)備同步前幾個(gè)范例介紹了在一個(gè)設(shè)備上將不同操作聯(lián)系在一起的一些方法（觸發(fā)或定時(shí)）。但是如果一個(gè)設(shè)備的功能無(wú)法完成系統(tǒng)的特性記錄，那該怎么辦？有時(shí)候僅僅是系統(tǒng)通道的計(jì)數(shù)就需要結(jié)合多個(gè)設(shè)備。如果每個(gè)設(shè)備都包含RTSI連接，則每個(gè)設(shè)備均具有相同的同步選項(xiàng)。IPXITrigger7tRTSIConnection圖9如需顯示設(shè)備之間的連接，貝U右擊MAX中的RTSI電纜，并選擇添加設(shè)備至電纜中的每個(gè)相應(yīng)設(shè)備。添加每個(gè)設(shè)備后，NI-DAQmx就可利用設(shè)備之間所有可用路由路徑（實(shí)現(xiàn)無(wú)縫同步）。如果是PCI設(shè)備，則需要手動(dòng)添加設(shè)備之間的RTSI電纜。如需顯示設(shè)備之間的連接，則右擊MAX中的RTSI電纜，并選擇添加設(shè)備至電纜中的每個(gè)相應(yīng)設(shè)備。添加每個(gè)設(shè)備后，NI-DAQmx就可利用設(shè)備之間所有可用