數據采集(DAQ)基礎知識

　　一個常見的DIO應用是傳送計算機和設備之間的數據，這些設備包括數據記錄器、數據處理器以及打印機。因為上述設備常以1個字節(jié)(8位)來傳送數 據，插入式DIO設備的數字線常排列為8位一組，許多具有數字能力的板卡具有帶同步通信功能的握手電路。通道數、數據速率和握手能力都是很重要的技術指 標，您需要了解這些指標并且它們要與應用的要求相匹配。

　　定時I/O

　　計數器/定時器在許多應用中具有很重要的作用，包括對數字事件產生次數的計數、數字脈沖計時，以及產生方波和脈沖。您通過三個計數器/計時器信號就可以實現所有上述應用——門、輸入源和輸出。

　　門——門是指用來使計數器開始或停止工作的一個數字輸入信號。

　　輸入源——輸入源是一個數字輸入，它的每次翻轉都導致計數器的遞增，因而提供計數器工作的時間基準。

　　輸出——在輸出線上輸出數字方波和脈沖。

　　應用一個計數器/計時器時最重要的指標是分辨率和時鐘頻率。分辨率是計數器所應用的位數。簡單地說，高分辨率意味著計數器可以計數的位數越高。時鐘 頻率決定了您可以翻轉數字輸入源的速度有多快。當頻率越高，計數器遞增的也越快，因此對于輸入可探測的信號頻率越高，對于輸出則可產生更高頻率的脈沖和方 形波。在我們的E系列數據采集設備中采用了DAQ-STC計數器/計時器，其時鐘頻率為20 MHz，共有16個24位計數器。在NI 660x計數器/計時器設備中，所用的NI-TIO計數器/計時器最高時鐘頻率為80 MHz，共有8個32位計數器。

　　DAQ-STC是NI的一種定制的專用集成電路 (ASIC) ， 它是為數據采集應用專門設計的。與應用在數據采集設備上的其他現有計數器/計時器芯片相比較，DAQ-STC是與眾不同的。例如，DAQ-STC是一個正 向/反向的計數器/計時器，意味著它可以使用附加的外部數字信號，根據“高”或“低”電平，來正向計數或反向計數。這種類型的計數器/計時器可用于旋轉或 線性編碼器來測量位置。其它的專有功能還有生成緩沖式脈沖系列、對相同的采樣時間進行定時、相關時間戳記、以及采樣速率的瞬間改變 。

　　NI-TIO也是一種針對計時應用特定設計的定制的ASIC。它將所有的DAQ-STC計數器/計時器的功能進行合并，并且還加入了新的特點，如自身編碼器的兼容性、消除反沖過濾器和兩個信號的邊緣分離測量。

　　圖7自動潤滑檢測應用(應用了一個SCXI機箱和在Macintosh上運行的LabVIEW)

　　軟件

　　軟件使PC和數據采集硬件形成了一個完整的數據采集、分析和顯示系統(tǒng)。沒有軟件，數據采集硬件是毫無用處的——或者使用比較差的軟件，數據采集硬件 也幾乎無法工作。大部分數據采集應用實例都使用了驅動軟件。軟件層中的驅動軟件可以直接對數據采集硬件的寄存器編程，管理數據采集硬件的操作并把它和處理 器中斷，DMA和內存這樣的計算機資源結合在一起。驅動軟件隱藏了復雜的硬件底層編程細節(jié)，為用戶提供容易理解的接口。

　　例如，以下的代碼片斷顯示了使用C語言的NI-DAQ功能調用，該功能從MIO-16E-10的一個模擬輸入通道讀取電壓并進行換算。

　　隨著數據采集硬件、計算機和軟件復雜程度的增加，好的驅動軟件就顯得尤為重要。合適的驅動軟件可以最佳地結合靈活性和高性能，同時還能極大地降低開發(fā)數據采集程序所需的時間。