数据采集卡工作原理

　　数据采集卡工作原理
　　
　　在一些工业现场中，设备长时间运行容易出现故障，为了监控这些设备，通常利用数据采集装置采集他们
　　
　　应用时，数据采集系统置于被监控的设备处，通过传感器对设备的电压或者电流信号进行采样、保持，并送入A/D转换器变成数字信号，然后将该信号送到FIFO中。当FIFO中存放的数据到了一定数目时，由ARM7从FIFO中读出，然后通过ARM7的以太网接口或者RS232送给上位机。考虑到要监控的设备可能会很多，所以设计了多路采集通道，他们经过模拟开关后再进入A/D转换器。CPLD是整个系统的控制核心，他控制采集通道的切换、A/D转换器的启/停、转换后的数据在FIFO中的存放地址发生器、产生中断请求以通知ARM7读取存放在FIFO中的数据等。
　　
　　运行时的数据并送给PC机，通过运行在PC机上的特定软件对这些数据进行分析，以此判断当前运行设备的状况，进而采取相应措施。当前常用的数据采集装置，在其系统软件设计中，多采用单任务顺序机制。这样就存在系统安全性差的问题。这对于稳定性、实时性要求很高的数据采集装置来说是不允许的，因此有必要引入嵌入式操作系统。下面以μC/OSII为操作系统平台，基于ARM7系列处理器，对一种高性能的数据采集系统开发进行探索。
　　
　　数据采集（DAQ），是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采非电量或者电量信号,送到上位机中进行分析,处理。数据采集系统是结合基于计算机或者其他测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。数据采集卡，即实现数据采集（DAQ）功能的计算机扩展卡，可以通过USB、PXI、PCI、PCIExpress、火线（1394）、PCMCIA、ISA、CompactFlash、485、232、以太网、各种无线网络等总线接入个人计算机。在工业现场，我们会安装很多的各种类型的传感器，如压力的、温度的、流量的、声音的、电参数的等等，受现场环境的限制传感器信号如压力传感器输出的电压或者电流信号不能远传或者因为传感器太多布线复杂，我们就会选用分布式或者远程的采集卡（模块）在现场把信号较高精度地转换成数字量，然后通过各种远传通信技术（如485、232、以太网、各种无线网络）把数据传到计算机或者其他控制器中进行处理。这种也算作数据采集卡的一种，只是它对环境的适应能力更强，可以应对各种恶劣的工业环境。
　　
　　如果是在比较好的现场或者实验室，如学校的实验室，就可以使用USB/PCI这种采集卡。和常见的内置采集卡不同，外置数据采集卡一般采用USB接口和1394接口，因此，外置数据采集卡主要指USB采集卡和1394采集卡。
　　
　　数据采集卡：
　　
　　通道数：就是板卡可以采集几路的信号，分为单端和差分。常用的有单端32路/差分16路、单端16/差分8路
　　
　　采样频率：单位时间采集的数据点数，与AD芯片的转换一个点所需时间有关，例如：AD转换一个点需要T=10uS，则其采样频率f=1/T为100K，即每秒钟AD芯片可以转换100K的数据点数。它用赫兹（Hz），常有100K、250K、500K、800K、1M、40M等
　　
　　缓存的区别及它的作用：主要用来存储AD芯片转换后的数据。有缓存可以设置采样频率，没有则不可以。缓存有RAM和FIFO两种:FIFO应用在数据采集卡上，主要用来存储AD芯片转换后的数据。做数据缓冲，存储量不大，速度快,RAM是随机存取内存的简称。一般用于高速采集卡，存储量大，速度较慢。
　　
　　分辨率：采样数据zui低位所代表的模拟量的值，常有12位、14位、16位等，（12位分辨率，电压5000mV）12位所能表示的数据量为4096（2的12次方），即±5000mV电压量程内可以表示4096个电压值，单位增量为（5000mV）/4096=1.22mV
　　
　　精度：测量值和真实值之间的误差，标称数据采集卡的测量准确程度，一般用满量程（FSR，fullscalerange）的百分比表示，常见的如0.05%FSR、0.1%FSR等，如满量程范围为0~10V，其精度为0.1%FSR，则代表测量所得到的数值和真实值之间的差距在10mv以内。
　　
　　量程：输入信号的幅度，常用有±5V、±10V、0~5V、0~10V，要求输入信号在量程内进行
　　
　　增益：输入信号的放大倍数，分为程控增益和硬件增益，通过数据采集卡的电压放大芯片将AD转换后的数据进行固定倍数的放大。由两种型号PGA202（1、10、100、1000）和PGA203（1、2、4、8）的增益芯片。
　　
　　触发：可分为内触发和外触发两种，启动AD转换方式。
　　
　　视频采集卡
　　
　　DV+AV+Audio全接口视频捕获卡，品质与性能的结合，SMD贴片电容，做工精良
　　
　　全接口板卡，集成立体声输入端口，无需再转接声卡
　　
　　*音频协处理功能,两路立体声输入捕获，声音质量大幅提高，并杜绝音频、视频不同
　　
　　低温优化设计，保证超长时间捕获的稳定性
　　
　　杂波屏蔽电路，使捕获的图像画质更清晰
　　
　　专业色键抠像功能，影片效果更精彩
　　
　　全接口配备，可捕获任何视频播放设备中的素材
　　
　　输入接口：AV/SVIDEO/DV
　　
　　视频：720X576/352X288
　　
　　音频：8/16/32/44。1/48
　　
　　制式：N/P制
　　
　　驱动：标准的DSHOW驱动
　　
　　按总线分的话有PXI，PCI，USB，PC104等
　　
　　如果按功能分有数模转换，模数转换，数字量输入，数字量输出
　　
　　细分的话还有分辨率，精度，多少通道，同步或异步采集，输入带缓存，输出带缓存，中低高三类不同采样频率，单极性或双极性输入，触发方式，数据读取方式，定时器/计数器功能，支持的操作系统和编程语言。