基于PCI-1706U的数据采集系统设计

数据采集卡的种类
基于PC总线的板卡种类很多，其分类方法也有很多 种。按照板卡处理信号的不同可以分为模拟量输入板卡 (A/D卡)、模拟量输出板卡(D/A卡)、开关量输入板卡、开 关量输出板卡、脉冲量输入板卡、多功能板卡等。其中多 功能板卡可以集成多个功能，如数字量输入/输出板卡将 模拟量输入和数字量输入/输出集成在同一张卡上。根据 总线的不同，可分为PCI板卡和ISA板卡。
3．数字量输入/输出卡（I/O卡）
计算机测控系统通过数字量输入板卡采集工
业生产过程的离散输入信号，并通过数字量
输出板卡对生产过程或控制设备进行开关式
控制（二位式控制）。 将数字量输入和数字量输出功能集成在一块 板卡上，就称为数字量输入/输出板卡，简称 I/O板卡。
例如，下图所示为研华PCI-1730数字量输入/输出卡，它 提供了16路数字量输入和16路数字量输出，高输出驱动 能力和中断能力，具有2500VDC高电压隔离I/O通道。
在测试板卡和使用研华驱动编程之前必须首先安装研华 设备管理程序Device Manager和32bitDLL驱动程序。
首先执行DevMgr.exe程序，根据安装向导完成配置管理 软件的安装； 接着执行PCI1710.exe程序，按照提示完成驱动程序的 安装。
2．安装硬件 关闭计算机电源，打开机箱，将PCI-1710HG板卡正确地插到 一空闲的PCI插槽中，如图6-8所示，检查无误后合上机箱。
PCI-1710HG是一款功能强大的低成本多功能PCI总线数 据采集卡，如图所示，其中包含五种最常用的测量和控制 功能。
PCI1710HG板卡的成套性
电缆采用PCL-10168型，是两端针型接口的68芯SCSI-II电 缆，用于连接板卡与ADAM-3968接线端子板。

中图分类号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ４ 文献标识码 ：Ｂ 文章 编号 ：１ ０ ０ １ — ３ ８ ８ １（ ２ ０ １ ３ ）１ ４—１ ２ ２— ３
Ｒｅ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ａｃ ｑ ｕｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＰＣＩ ． １ ７ １ ０ ｕｎ ｄｅ ｒ ＶＢ Ｅｎｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎｔ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｎ Байду номын сангаас ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｕ ｈ ｉ ｆ ｕ ｎ ｅ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｒ ｄ Ｐ Ｃ Ｉ ・ １ ７ １ ０ ｍａ ｄ ｅ ｉ ｎ Ａｄ ｖ ａ ｎ ｔ ｅ ｅ ｈ ｗ ｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｔ ｏ ｒ ｅ ｌｉ ａ ｚ ｅ ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｂ ｏ ａ ｒ ｄ ｃ ｒｄ ａ ｗ ａ ｓ ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍｉ ｎ ｇ ｌ ａ ｎ ｇ ｕ ａ ｇ ｅ ＶＢ． Ａ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｗ ａ ｓ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ＶＢ ｌ ａ ｎ ｕａ ｇ ｇ ｅ ；Ｐ Ｃ Ｉ ・ １ ７ １ ０ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｒｄ ａ ； Ａｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ

技术 交 流
基于Ｐ Ｉ 要 ：本设计针对 当今 工业现 场数据采集需求提 出 了一种基于Ｐ Ｉ Ｃ 总线的４ 通道 高性 能并行数据采 集与处理
系统 方案 。给 出 了软 硬 件 功 能 划 分 和 实现 方 法 。 本 系统 中采 用 了Ｐ Ｉ０ ４ 为Ｐ Ｉ 口 芯 片；每 个 通 道 的采 样 频 Ｃ９５作 Ｃ接 率为５Ｈ ，采样精度 ｌ位 ；经实验 测试表 明，整个 系统工作稳定可靠。 ｋｚ ６ 关键 词 ：Ｐ Ｉ 线 ；Ｐ Ｉ０ ４ Ｃ总 Ｃ９ ５ ＃数据 采 集
、
１ 、信号调理 。信号输入为４ 通道单端 ３Ｖ。每一路 ０ 信号都有单独的信号调理电路 ，包括分压电路 、信号放 大 、滤波。经调理后的信号送入１￣ＡＤｃ ６ 进行采样、转 换 。２ 、高速Ａ／ Ｄ。高速Ａ／ 芯片采用德州仪器公司（ ） Ｄ ＴＩ 的１１ ＡＲ逐次逼近型） ６ ￣Ｓ （ 模数转换器（ ） ７０ ，该 ＡＤＣＡＤＳ ８９ 芯片具有１０ Ｈｚ ０ｋ 的的采样速率 ，串行输出采样值 ，真正 实现 了ｌ位无丢失码的高精度高速数据转换。本方案采 ６ 用ＡＤＳ ４ １ ８０ 的单端输入方式。３ 、可编程器件。本方案 中 采用ＡＬ ＴＥＲＡ公司的Ｅ Ｃ１Ｑ ４ 。可编程器件主要完 Ｐ１ ２ ２ ０ 成ＡＤ 的控制、数据缓存以及－Ｐ ｉ ￣ Ｃ 桥接芯片Ｐ Ｉ０４ ｃ ９５的交 互 。内部逻辑用Ｖ ＤＬ Ｈ 开发主要包括时序发生器、存储 三 、结论 本系统实现了采样频率５ Ｈｚ ｋ ，采样精度１位的４ ６ 通道 高速并行采样。存储器控制单元为每个通道设计了一个 位宽为１ｂｔ ６ｉ ，深度为４ 的Ｆ Ｆ 。当采到数据后 ，由内部 并行数据采集。经实验测试表明，整个系统工作稳定可 Ｋ ＩＯ 逻辑控制，将数据送人ＦＦ Ｉ Ｏ中。ＦＦ 被设计成 自身循环 靠 ，配合上层专用软件能很好的完成对工业现场的状态 Ｉ０ 覆盖形式，作为采样数据的一级缓存 ，工作过程中上层 信息 的采 集 、分析 、处 理。 作者单位 ：段 纯爽 四川师范大学成都 学院 应用软件对Ｆ Ｆ Ｉ Ｏ中数据个数进行查询 ，并及时将数据读 任 娟 慧 成都 航 空职 业技 术 学 院 电 子 工程 系 出，以保证系统高速高效的工作。４ 、ＰＣ 接 口。目前实 Ｉ 文建钦 成都恩菲特 科技 有限公 司 现Ｐ 口的方法分为两种 ：使用可编程逻辑器件和使用 Ｉ ｃ接 参考文献 ： 专用总线接 口器件 。采用可编程器件实现ＰＣ接 口比较灵 Ｉ ［ 祝常红 ． １ １ 数据采集与处理技术［ ． Ｍ】 北京 ： 电子工业 出版社 ，０ ８ ２０ ． 活，但 由于ＰＣ 总线协议的复杂陛，这种方法难度较大， Ｉ 【 李贵 山． Ｃ局部总线开发者指南ｎ 西安 ： ２ 】 ＰＩ 州， 电子科技大学 出版社．

在现代测控技术领域中，光栅传感器在线位移、 角位移测量中得到了广泛应用。然而，目前通用的光 栅位移检测系统，一般是采用单片机以及一些定时计 数器件作为信号处理主件，单纯的单片机系统极易受 到外界干扰，使得整个系统存在着不可靠因素，影响 着系统的深入应用[1]。
随着电子技术的发展，采用 ISP(在系统可编程) 技术的 CPLD(复杂的可编程逻辑器件)代替标准的 IC(集成电路)器件，来设计光栅位移检测系统，大大
A
A
B 1234 R
B 123 4
R
(a) 指示光栅正向运动
(b) 指示光栅反向运动
图 2 光栅传感器输出信号示意图
3 光栅传感器信号处理电路
基于 CPLD 器件，利用硬件描述语言 VHDL 和 Verilog 设计光栅传感器信号处理电路。该电路分为两 部分，其一是对相位差为 90°的两方波信号的处理，主 要是实现对其进行数字滤波、细分与辨向、可逆计数 处理，其原理框图如图 3 所示；其二是对零位信号 R 的处理，R 是位置参考信号，R 的引入给光栅传感器 的使用带来很大的便利。根据信号处理的要求，通过 对信号 R 的处理，输出控制信号，如图 4 所示，使整 个电路实现 3 个功能，即过零无关(信号 R 对可逆计数 器不起作用)、过零清零(信号 R 对可逆计数器起清零 作用)，同时发出标志信号，通知计算机光栅已经过零， 以便操作者进行下一步工作。
计 算
感 零位信号 R
理电路
控制信号 口 机
电 器
路
图 1 光栅传感器数据采集系统原理框图
2 光栅位移传感器测量原理
当两块光栅(标尺光栅和指示光栅)以微小交角相 对倾斜重叠并组成光栅传感器时，在光栅刻痕的垂直 方向上可以见到明暗相间的横向莫尔条纹[2]，当指示光 栅沿着垂直于刻线的方向移动时，莫尔条纹就沿着垂 直于交角平分线的方向移动。因此，可以通过测量莫 尔条纹的运动，即对莫尔条纹计数来测量光栅的位移

基于PCI总线的新型数据采集系统的设计
钟绍波
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2008(24)13
【摘要】本文时基于PCI总线的数据采集系统硬件及软件设计作了详细的说明,设计出的数据采集系统可以应用于诸如数字示波器、教字频谱仪和语音识别等领域.系统采用了PCI总线作为数据采集系统的支持总线,以TMS320C5402DSP作为板载CPU,实现了数据的高速实时传输与处理.另外设计采用WinDriver设计驱动程序,不但缩短了驱动程序的开发周期,而且方便了硬件调试,取得了良好的效果.
【总页数】3页(P99-100,108)
【作者】钟绍波
【作者单位】400700,重庆,重庆师范大学
【正文语种】中文
【中图分类】TD541
【相关文献】
1.基于PCI总线模块的多通道串行数据采集系统设计 [J], 秦珍
2.基于PCI总线的ARCNET数据采集系统设计 [J], 郭静;杜劲松;高宏亮
3.基于PCI总线的红外探测器图像数据采集系统设计与实现 [J], 郑可旺;黄勇;王聪
4.基于PCI-E总线的高速光纤数据采集系统设计 [J], 王慧英;曹志锋
5.基于PCIe总线的高速数据采集系统设计与实现 [J], 尤焜
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基于PCI总线的高速数据采集 系统设计
答辩人：王广领 指导教师：刘建飞教授 2005年3月5日
论文主要内容

课题研究的目的和意义 PCI总线的概述 PCI9054PCI接口芯片介绍 数据采集系统设计 PCI数据采集板的驱动程序设计
一、课题研究的目的、意义




1.1 数据采集系统的现状： 现今电力系统常用的数据采集系统很多， 效果也不错，但是也存在一些不足。常见 的主要有以下一些方面： 数据采样率较低 有些没有GPS对时 一些高速的通用数据采集系统价格昂贵
二：数据采集系统的设计
2.1 本数据采集系统工作示意图
返回
2.2 总线的选择


总线选择的原则 各种总线的比较 PCI总线的特点
2.3 PCI总线接口PCI9054
•
• •
•
由于PCI总线的接口逻辑关系比较复杂，其配置读写 功能及数据传输协议用普通的逻辑电路很难实现， 因此采用专用的PCI接口芯片来简化系统设计。具有 很多好的重要特性： 符合PCI V2.2规范 在PCI总线和LOCAL BUS间的数据传输高133MB/S 提供了一个串行的EEPROM配置接口
硬件示意图
2.5 PCI接口电路板设计
（7）系统地址映射如下：
地址偏移 寄存器 功能 0 FIFO数据（32位） 从这个地址读取FIFO数据
4
FIFO状态（8位）
读FIFO状态
5
FIFO状态
读FIFO状态
6
计数器和GPS
读计数值和GPS信号
7
用户IO和中断
操作用户IO和中断
2.5 PCI接口电路板设计
2.5 PCI接口电路板设计

权利要求书1、一种基于PCIe的DMA式数据采集系统，其特征是它包括触发控制器、DMA控制器、报文发送引擎、报文接收引擎和PCIe收发控制器，所述的PCIe 收发控制器作为逻辑分析模块的控制信号输入端连接逻辑分析模块所在产品系统的CPU，PCIe收发控制器的控制信号输出端连接报文接收引擎的控制信号输入端，报文接收引擎的一控制信号输出端连接DMA控制器的一对应控制信号输入端，另一控制信号输出端连接触发控制器的控制信号输入端，触发控制器作为逻辑分析模块的逻辑数据输入端采集设计实体模块的触发条件的逻辑数据，触发控制器的控制信号输出端连接DMA控制器的对应控制信号输入端，DMA控制器的控制信号端与报文发送引擎双向连接，报文发送引擎的逻辑数据输入端连接设计实体模块的对应逻辑数据输出端，报文发送引擎的逻辑数据输出通过PCIe收发控制器输出至逻辑分析模块所在产品系统的CPU。

2、根据权利要求1所述的基于PCIe的DMA式数据采集系统，其特征是所述的设计实体模块指烧结到FPGA芯片里的逻辑代码，能实现产品所要求的功能，所述的集成化逻辑分析模块实现的功能是采集设计实体模块中相应的信号以实现的。

3、根据权利要求1所述的基于PCIe的DMA式数据采集系统，其特征是所述的触发控制器用于判断报文接收引擎发送过来的触发条件，直到它从设计实体模块采集的逻辑信号满足判断条件，输出控制信号至DMA控制器进行数据采集操作，DMA控制器产生当前发送报文所需的目的地址和报文长度字段，给报文发送引擎，在报文发送引擎完成一次DMA传输后，将结束信息送给DMA控制器。

4、根据权利要求1所述的基于PCIe的DMA式数据采集系统，其特征是所述的DMA控制器包括RAM，通过PCIe初始化配置将这块RAM映射到CPU 的内存空间里，CPU通过对这片空间写配置命令字，即可实现CPU对本系统实施命令控制；所述的PCIe初始化配置是指CPU初始化PCIe收发控制器，分配总线号，将DMA控制器里的RAM映射到系统存储器空间里，从而使FPGA成为CPU的PCIe总线上可以访问的挂接设备。

数 据 采集 技 术是 信 号处 理 一 个 非 常 重要 的 环 节 ， 广 泛 应用 于 雷 达 、 通信 、 测 遥感 等 领 域 。在 研制 基 于 遥 新 型连 续 波 噪 声 雷 达 体 制 的新 型 连 续 波 雷 达 时 ， 了 为
式 存 入计 算 机 内存 。 当数 据采 集 完成 后 ， 些 内存 中的 这 数 据将 存 入 硬 盘 ， 成 雷 达数 据 文件 。 个 通 道 的雷 达 生 每 信 号 只用 了 １ ６位 中 的 １ ２位 ， 有 ４位 未用 ， 还 我们 利用 这 ４位来 传 输雷 达 随机 二 相码 码 字 等一 些 数 字状 态信 息 ， 些 信息 将 从锁 存 模 块输 入 ， 雷 达信 号 同步采 集 这 随 到 计 算机 中 。 数据 采 集 卡 的控制 是 由控 制 模 块来 完 成 的 。 内部 时 钟 模 块 提 供 内触发 信 号 ， 和 外 触 发 信 号 一 起 接 到 它
位 的数字 信 号 经 锁存 后 ， 被送 到 Ｆ Ｆ 模 块 缓 存 起 来 ， ＩＯ
这 些缓 存 的数据 将 通 过 Ｐ Ｉ 线 接 口模 块 以 Ｄ Ｃ 总 ＭＡ 方
・ 收 稿 日期 ｛ｏ ２ ０ — ０ ２０— ６ ４
３ 数据 采集卡主 要功能模 块的 实现
・４ ・ ５
维普资讯
控制模块 ， 由控 制 模 块 根 据 用 户 要 求 来 选 择 使 用 不 同
的触 发 信 号 。Ｅ Ｐ ＯＭ 内存 储 有 Ｐ Ｉ 线 接 口芯 片 Ｅ Ｒ Ｃ 总 Ｐ Ｘ９ ５ Ｌ ０ ４的配 置 信息 。
Ｉ Ｈ和 Ｑ Ｈ通道 Ｃ Ｃ 状态信 息
２ 数据采 集卡 系统结构 的介绍
ａ ｑｕ ｓ ｔｏ ｙｓ ｅ ｂａ ｅ ｎ ＰＣＩｂｕｓ ｃ ｉ ｉｉ ｎ ｓ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏ ．Ｔｈ ｙ ｔ ｍ ｎ ｌ ｅ ＷＯ ａ ｑｕｉｉｉ ｎ ｃ ｎｎ ｌ 。ｗｉｈ １ 一 ｔ ｅ ｓ ｓ ｅ ｉ ｃ ｕｄ ｓ ｔ ｃ ｓ ｔｏ ｈａ ｅ ｓ ｔ ｂｉ ２

航 空 电子总 线技术 是航 空 电子 系统 的关键 技术 之
一
层 和数 据采 集应 用软 件层 。硬 件层 实现硬 件 之 间的 电 气 连接 ， 动层 直接对 硬件 进行 相关 操作 ， 驱 操作 系统 层 对 硬件 进行 管理 ， 屏蔽 硬件 之 间的不 同点 ， 为应 用程 序
ｔｐ ｄ ｗｎ ａ ｄ ｍｏ ｕ ａ ｔ ｏ ｓ ａ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ； ｈ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｓ ｓ ｃ ｓ ｍｕ ｉ ｒ ａ ｉ ｇ ｍｕ ｔ ｖｅ ， ｏ ｂ ｅ ｏ — ｏ ｎ ｄ ｌｒ ｍｅ ｈ ｄ ｒ ｅ ｉ ｎ ｄ ｔ ｅ ｋ ｙ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ｕ ｈ ａ ｈ ｔ ｅ ｄ ｎ ， ｌ — ｉ ｗ ｄ ｕ ｌ ｈ ｉ ｃ ｃ ｅ ａ ｄ Ｔ ｅ ｈ ｒ ｃ ｎ ｒ ｌ ａ ｅ ｕ ｅ ． ｈ ｓ ｄ ｔ ａｈ ｒ ｇ ｓ ｓｅ ｈ ｓ ａ ｑ ｉｉ ｏ ａ ｋ ａ ｄ Ｉ Ｄ ｃ ｓ ｍｉａ ｌ ａ ｈ ｎ ｅ ｃ ａ ｔ ｏ ｔ ， ｒ ｓ ｄ Ｔ ｉ ａａ ｇ ｔ ｅ ｎ ｙ ｔｍ ａ ｃ ｕ ｓ ｉ ｎ ｔ ｓ ｏ ｉ ｔ ｎ Ｃ ｕ ｔ ｚ ｂｅ ｏ
Ｍ ｕ ｔｆ ｃ ｉｎ ｎ ｓｏ ｉａ ｌ ｔ ａ ｈｅ ｉ ｇ Ｓｙ ｔｍ ｓ ｄ ｏ ＰＣＩＢｕ ｌｉｕｎ ｔｏ ａ ｄ Ｃｕ ｔ ｍ ｚ ｂ ｅ Ｄａ ａ Ｇ ｔ ｒｎ ｓｅ Ｂａ ｅ ｎ ｓ
Ｈ ｉｏｄ ｎ ， Ｈ Ｉ ｈ ｎ － ｎ Ｌ ａ —ｏ ｇ ＡＮ Ｘ ａ —ｏ ｇ Ｚ Ａ ｅ ｇｊ ， Ｕ Ｙ ｎｈ ｎ Ｚ ｕ
ｍｏ ｕ ｅ ｄ ｔ ｎ ｌ ｓｓ ａ ｄ ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｍｏ ｕ ｅ ａ ｄ ｒ ｃ ｒ ｉ ｇ ｄ ｔ ｎ ｇ ｍｅ ｄ ｌ ｆｔ ａａ ｇ ｔｅ ｎ ｔ ｄ ｌ ， ａａ ａ ａｙ ｉ ｏ ｅ ｓｎ ｄ ｌ ｎ ｏ ｄ ｎ ａａ ｍａ ａ ｅ ｎｔｍｏ ｕ ｅ ｏ ｎ ｅ ｈｅ ｄ ｔ ａｈ ｒ ｇ ｗｉ ｉ ｈ

基于PCI总线的微弱信号采集模块的设计方案1.引言随着微电子技术的广泛普及、计算机技术的快速发展，现场信息实时采集系统的性能越来越受到大量关注。

从测试系统和科研领域产生的动态信息中提取有用数据进行现场实时采集并存储显得尤为重要。

设计结合实际项目要求，提出基于PCI总线的微弱数据信号采集电路设计方案，将采集数据流通过前端处理电路和AD转换电路后，在中央控制模块FPGA 控制下将数据流通过PCI总线传输给上位机保存，以便分析处理和显示，从而实现采集系统对微弱数据信号进行高速采集存储和分析。

2.总体设计方案在实际研究和现场测试中，数采系统常采用PC机为测试平台，使用PCI总线作为中介实现数据流采集和传输到PC机中进行显示分析。

系统常采用传感器将物理量转换为电流或电压信号，经过前端调理电路滤波放大将幅度放大到可测试范围。

但在实际信号采集时存在由系统本身和外界产生的各种噪声影响，使得传感器输出的微弱有用信号被淹没，因此需要采取有效的措施和算法来抑制噪声、增大微弱信号幅度，从而提取有用信号，提高系统输出信号的信噪比，实现微弱信号的高精度采集。

基于PCI总线的微弱信号采集系统电路设计可分为：信号采集，FPGA逻辑控制，PCI 总线界面以及电源管理等模块。

信号采集即实现模拟信号的接收和将其数字化；FPGA逻辑控制则实现对采集数据流缓冲处理、控制采样时钟频率以及采集模块与PCI9054界面芯片的握手通信完成数据传输。

系统设计总体方案如图1所示。

采集系统上电启动后，PC机扫描查找采集卡，然后通过上位机对系统进行初始化，并配置采样参数。

系统采集部分在FPGA控制下将接收数据进行调理、AD转换后存储到FPGA 内部FIFO中缓存，继而通过PCI总线将数据传入PC机进行实验数据的分析显示和存储。

3.硬件电路设计采集系统主要包括AD转换电路、PCI总线界面电路以及外围电路。

设计采用可编程FPGA。

２系 统软 件 组成
２ ． １系统主界 面
具体 的后面板程序 图如 图１ 所示 。 在该 测试系统中， 需要对四路Ｐ ｗＭ信号进行测试 ， 共分为两大 设置完成后 ，
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下输 出与采集， 同时完成 了测试数据 的显示与分析 、 历 史数据 的回放与打印功能， 系统能够有效的 完成对Ｐ ＷＭ信号 的实时监 测与精确 采 集。 实验表 明， 采 用Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ与Ｐ ＣＩ 一１ ７ ８ ０ Ｕ搭建的数据采集 系统， 并经过拟合， 得 出其电压信号的误 差范围在１ ０ ｍＶ － ￣ ． 内＇ 且 纹波较 小。 经过
作者简介 ： 靳￣（ １ ９ ８ ８ －） ， 女， 天津人 ， 硕 士， 助理 工程 师， 主要研 究方向： 基于Ａ Ｔ Ｓ的软件 技术研 究。
实验 验 证 。 该 系统 稳 定 可 靠， 符 合 测 试 系统 的要 求 。
关键 词 ： Ｐ ｗ Ｍ信 号 ； Ｐ Ｃ卜 １ ７ ８ ０ Ｕ； Ｌ ａ ｂ ｖＩ Ｅ ｗ
中图分类号： ＴＮ４ ７
文献标识码： Ａ
文章编号： １ ０ ０ ７ ． ９ ４ １ ６ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ － ０ １ ２ ６ ０２ －
１系统硬件组成
系统 的硬 件部分 包括 被测对 象 、 前 端信 号调 理 电路 、 ＰＣＩ 一 １ ７ ８ ０ Ｕ、 １ ２ ８ 芯的接线端子和研￣ － － ６ １ ０ Ｈ系列工控主机。 前端信号调理
中包含 了研华板卡所有数据采集功能 的函数模块， 可 以帮助用户按

数据采集及处理系统的设计1绪论数据采集系统作为沟通模拟域与数字域的必不可少的桥梁有着非常重要的作用。

本文介绍的重点是数据采集系统。

数据采集与通信控制采用了模块化的设计，数据采集与通信控制采用了单片机8051来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括模-数转换模块，显示模块，和串行接口部分，还有一些简单的外围电路。

8路被测电压通过通用ADC0809模-数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，由单片机对数据进行处理，用LCD显示模块来显示所采集的结果，并将数据通过串行口传输到PC机上，MCU与 PC机间的电平匹配采用MAX232接口芯片，由PC机完成数据接收和显示，VB程序编写了更加人性化的人机交互界面。

在任何计算机测控系统中，都是从尽量快速，尽量准确，尽量完整的获得数字形式的数据开始的，因此，数据采集系统作为沟通模拟域与数字域的桥梁起着非常重要的作用。

70年代初，随着计算机技术及大规模集成电路的发展，特别是微处理器及高速A/D转换器的出现，数据采集系统结构发生了重大变革。

原来由小规模集成的数字逻辑电路及硬件程序控制器组成的采集系统被微处理器控制的采集系统所代替。

因为由微处理器去完成程序控制，数据处理及大部分逻辑操作，使系统的灵活性和可靠性大大的提高，系统的硬件成本和系统的重建费用大大的降低。

2方案设计2.1 设计原理数据采集和处理是计算机控制系统的重要组成部分，在工业控制机和生产过程之间，要对生产过程进行实时控制，就要实时的了解生产状态，这就要求采集大量的模拟信号或数字信号进行分析，并输出有一定意义的、更直观和易于理解的模拟量或数字量，以对控制进行指导，调整控制方案。

随着自动控制的发展，数据采集及处理将会得到越来越多的应用。

本次设计要求设计一个64路巡回数据采集及处理系统，系统循环周期为1秒，16路模拟信号输入，16路开关信号输入，16路模拟输出，16路数字输出。

数据采集及数据处理的过程比较简单，很直观的想象为采集数据，输入到CPU，输出数据。

ａ ｌ—ｔ ｉ ｍｅ ｄ ａ ｔ ａ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ｏ ｕ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｒ ｅ ｆ ｒ ｅ ｓ ｈ ．Ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｙ ｏ ｆ ｄ ａ ｔ ａ ｉ ｓ ａ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｃ ｏ ｎ Ｗｅ ｂ ｐ ａ ｇ ｅ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： Ｐ Ｃ Ｉ ｂ ｕ ｓ ； Ｊ ＮＩ ； Ａ Ｊ Ａ Ｘ ； Ｒｅ ａ ｌ—ｔ ｉ ｍｅ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｙ ； Ｇｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｃ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｙ
数据采集是指将温度 、 压力、 流量、 位移等模拟 往往采 用基 于 Ｃ ／ Ｓ构架 的开发 模式 。 随着互 联 网 的 Ｗｅ ｂ应 用 程序 由 于提 供 了丰 富 的用 户 界 量采 集并 转换 成数字 量 的过 程 。随 着 当今 社会 科 学 日趋成 熟 ，
基于 Ｐ Ｃ Ｉ 总线 的数 据采 集 系统应 用 层 设 计
张 立倩 ， 张
（ １ ・内蒙古农业大学计算机与信息工程学院 ， 呼和浩特
杰
，
０ １ ０ ０ １ ８ ； ２ ．内蒙古电力 （ 集团） 有限责任公 司内蒙古超 高压供 电局 呼和浩特 ０ １ ０ ０ ２ ０ ）
摘要： 文章在 Ｐ Ｃ Ｉ 总线硬件接 口卡平 台上利用 Ｊ Ｎ Ｉ 和ＭＡ Ｘ技术， 实现基于 Ｂ ／ Ｓ结构的 Ｗｅ ｂ应用层设 计。Ｊ Ｎ Ｉ 技 术 实现 Ｗｅ ｂ页面与硬件数据传递 的接 口， Ａ Ｊ Ａ Ｘ技术实现无刷新的实时数 据传递 ， 并利用 Ｖ ＭＬ语言 图形化 实时数据 加
技术的飞速发展 ， 数据采集 已经广泛应用于生产生 面和 良好 的 可维 护 性 而变 得 越 来 越 流 行 。但 是 ， 传 ｂ应用 程序 面 临着 许 多 问题 ， 例如 薄 弱 的实 活中。随着大规模集成电路技术与计算机技术 的发 统 的 Ｗｅ

Namisoft基于PCI的多通道数据采集系统设计PCI总线（Peripheral Component Interconnect）是Intel公司推出的一种高性能32/64位局部总线，其最大数据传输速率为132~264Mb/s，是目前使用较为广泛的一种总线。

文章通过使用专用接口芯片PCI9052作为PCI接口芯片，配以Xilinx 公司的Spartan3系列FPGA芯片XC3S200，以及MAXIM公司的多通道可同时采集的高速高精度A/D转换芯片MAX1312ECM，提出一种基于PCI总线的可同时进行多通道数据采集的设计方法。

该采集系统能够适用于需要多通道同时采集数据的工作环境。

1硬件设计原理1.1系统硬件设计框图该数据采集系统的硬件设计框图如图1所示，主要包括前端的信号输入保护电路，ADC （MAX1312ECM）转换电路、FPGA（XC3S200）模块以及PCI总线接口（PCI9052）。

保护电路的作用主要是保护MAX1312ECM输入不被超出其允许电压范围（±10V）的高电压破坏，在MAX1312ECM的每个模拟输入通道上接上具有正负10V反向击穿电压的双向二极管，便能起到保护MAX1312ECM不会被输入的超高电压损害，该保护电路设计方法简单而实用。

ADC转换芯片采用的是MAXIM公司的MAX1312ECM。

该芯片的主要特点：具有12位分辨率；20MHz并行数字接口；8个单端采集通道可同时采集；±10V模拟输入范围；高吞吐率：单通道采集时可达1075ksps/通道，八通道同时采集时可达456ksps/通道。

在本系统的ADC硬件设计部分采用3.3V的数字电源，基准采用内部+2.5V基准模式，使用了20MHz的外部时钟信号，该时钟信号由外部30MHZ有源时钟通过FPGA的DCM进行1.5倍分频后由全局时钟管脚输出提供。

MAX1312ECM的数据线以及控制线与FPGA直接相连。

技术创新中文核心期刊《微计算机信息》（测控自动化）２００６年第２２卷第７－１期数采与监测王梦玲：硕士研究生基于ＰＣＩ－１７１３和ＬａｂＶＩＥＷ的高速数据采集系统设计ＡＤｅｓｉｇｎｆｏｒＨｉｇｈＳｐｅｅｄＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＰＣＩ－１７１３ａｎｄＬａｂＶＩＥＷ（兰州交通大学）王梦玲王思明Ｗａｎｇ，ＭｅｎｇｌｉｎｇＷａｎｇ，Ｓｉｍｉｎｇ摘要：本文介绍了一种基于图形化虚拟仪器编程软件ＬａｂＶＩＥＷ的高速数据采集系统设计方案，并且详细论述了３２位Ｌａｂ－ＶＩＥＷ驱动函数的功能和使用方法。

系统以研华公司的高速数据采集卡ＰＣＩ－１７１３为硬件平台，采用中断触发方式进行数据采集，并将数据存储到文本文件中。

实验结果表明，该系统能够有效地完成对信号的高速数据采集和实时图形显示。

关键词：ＰＣＩ－１７１３；ＬａｂＶＩＥＷ；数据采集；研华３２位ＬａｂＶＩＥＷ驱动；中断触发中图分类号：ＴＰ２７４文献标识码：ＡＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｄｅｓｉｇｎｐｒｏｐｏｓａｌｆｏｒｈｉｇｈｓｐｅｅｄｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅＬａｂＶＩＥＷａｎｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆ３２－ｂｉｔＬａｂＶＩＥＷｄｒｉｖｅｒａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．ＡｄｖａｎｔｅｃｈＰＣＩ－１７１３ｉｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈｕｓｅｓｉｎｔｅｒｒｕｐｔｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇｔｏａｃｑｕｉｒｅｄａｔａａｎｄｔｈｅｎｓａｖｅｓｔｈｅｍｔｏｔｅｘｔｆｉｌｅ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏｖｅｄｔｏｗｏｒｋｗｅｌｌｔｏａｃｃｏｍ－ｐｌｉｓｈｈｉｇｈｓｐｅｅｄｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｒｅａｌ－ｔｉｍｅｇｒａｐｈｄｉｓｐｌａｙｂｙｔｅｓｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＣＩ－１７１３，ｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ＬａｂＶＩＥＷ，Ａｄｖａｎｔｅｃｈ３２－ｂｉｔＬａｂＶＩＥＷｄｒｉｖｅｒ，ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ文章编号：１００８－０５７０（２００６）０７－１－０１２０－０３１引言目前的高速数据采集系统设计主要是基于ＶＢ、ＶＣ等文本编程语言，虽然这类语言的灵活性好，执行效率高，但若要在采集的同时将数据实时绘制成图形，则难度很大，对采集数据的分析处理也只能借助于其他工具才能实现。

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三． 信号连接
1．拨码开关设置
PCI-1706U 具有一个内置的 DIP 开关（SW1），用来定义每个卡的 ID 号。当有多个卡在同一机箱时， 每块卡需要设置成不同的 ID。在出厂时，PCI-1706U 板的默认 ID 为 0。如果用户需要将其调整到其他 ID 号，可以通过设置 SW1 的 DIP 开关。见下图：
第一节 硬件功能评测
下面是 PCI-1706U 板卡与常用的 PCI-171X 多功能采集板卡的对比参数：
外形图
PCI-1706U
PCI-1710U
PCI-1714
模 通道
8 路差分
16 路单端/8 路差分/组合
4 路单端
分辨率
拟
FIFO
16 位 8K
12 位 4K
12 位 32K (PCI-1714UL 是 8K)
PCI-1706U 板卡硬件功能评测及中文使用手册
PCI-1706U 是一款高性能的通用 PCI 总线的多功能卡。PCI-1706U 带有一个 8K 的 FIFO 采样，最高采 样率可达 250 kS / s，可同时支持 8 路 A / D 转换。同时 PCI-1706U 具有 2 个 12 位 D/ A 输出通道，16 个数 字输入/输出通道，2 个 32 位定时/计数器通道，可以为不同用户提供更完善和方便的应用。
内部触发、外部数字量触发 源、外部模拟量触发源
时钟源 内时钟、外时钟
内时钟、外时钟
内时钟、外时钟
模 通道
2路
2路
无
分辨率 12 位
拟பைடு நூலகம்
输出速度 30K S/s
12 位
无
静态更新
无
量
0~10V 、 0~5V 、 -5~+5V 、 内参考电源：0~+5V@-5V