数据采集(DAQ)基础知识

一种情况下，最重要的参数有可应用的数字线的数目、在这些通路上能接收和提供数字数据的速率、以及通路的驱动能力。如果数字线被用来控制事件，比如打开或关掉加热器、电动机或灯，由于上述设备并不能很快地响应，因此通常不采用高速输入输出。

数字线的数量当然应该与需要被控制的过程数目相匹配。在上述的每一个例子中，需要打开或关掉设备的总电流必须小于设备的有效驱动电流。

然而，通过应用恰当的数字信号调理配件，您可以使用进/出数据采集硬件的低电流TTL信号来监测/控制工业硬件产生的高电压和电流信号。例如，在打 开或关闭一个高阀门时，电压和电流的值可能达到2A、100VAC的数量级。因为一个DIO设备的输出为几个毫安，电压为0～5VDC，所以可以使用如 SSR系列、ER-8/16，SC-206x，或 SCXI模块来开关电源信号，控制阀门。

一个常见的DIO应用是传送计算机和设备之间的数据，这些设备包括数据记录器、数据处理器以及打印机。因为上述设备常以1个字节（8位）来传送数据，插入式DIO设备的数字线常排列为8位一组，许多具有数字能力的板卡具有带同步通信功能的握手电路。通道数、数据速率和握手能力都是很重要的技术指标，您需要了解这些指标并且它们要与应用的要求相匹配。

定时I/O

计数器/定时器在许多应用中具有很重要的作用，包括对数字事件产生次数的计数、数字脉冲计时，以及产生方波和脉冲。您通过三个计数器/计时器信号就可以实现所有上述应用--门、输入源和输出。

门--门是指用来使计数器开始或停止工作的一个数字输入信号。

输入源--输入源是一个数字输入，它的每次翻转都导致计数器的递增，因而提供计数器工作的时间基准。

输出--在输出线上输出数字方波和脉冲。

应用一个计数器/计时器时最重要的指标是分辨率和时钟频率。分辨率是计数器所应用的位数。简单地说，高分辨率意味着计数器可以计数的位数越高。时钟频率决定了您可以翻转数字输入源的速度有多快。当频率越高，计数器递增的也越快，因此对于输入可探测的信号频率越高，对于输出则可产生更高频率的脉冲和方形波。在我们的E系列数据采集设备中采用了DAQ-STC计数器/计时器，其时钟频率为20 MHz，共有16个24位计数器。在NI 660x计数器/计时器设备中，所用的NI-TIO计数器/计时器最高时钟频率为80 MHz，共有8个32位计数器。

DAQ-STC是NI的一种定制的专用集成电路 (ASIC) ，它是为数据采集应用专门设计的。与应用在数据采集设备上的其他现有计数器/计时器芯片相比较，DAQ-STC是与众不同的。例如，DAQ-STC是一个正向/反向的计数器/计时器，意味着它可以使用附加的外部数字信号，根据"高"或"低"电平，来正向计数或反向计数。这种类型的计数器/计时器可用于旋转或线性编码器来测量位置。其它的专有功能还有生成缓冲式脉冲系列、对相同的采样时间进行定时、相关时间戳记、以及采样速率的瞬间改变 。

NI-TIO也是一种针对计时应用特定设计的定制的ASIC。它将所有的DAQ-STC计数器/计时器的功能进行合并，并且还加入了新的特点，如自身编码器的兼容性、消除反冲过滤器和两个信号的边缘分离测量。

图7自动润滑检测应用（应用了一个SCXI机箱和在Macintosh上运行的LabVIEW）

软件

软件使PC和数据采集硬件形成了一个完整的数据采集、分析和显示系统。没有软件，数据采集硬件是毫无用处的--或者使用比较差的软件，数据采集硬件 也几乎无法工作。大部分数据采集应用实例都使用了驱动软件。软件层中的驱动软件可以直接对数据采集硬件的寄存器编程，管理数据采集硬件的操作并把它和处理器中断，DMA和内存这样的计算机资源结合在一起。驱动软件隐藏了复杂的硬件底层编程细节，为用户提供容易理解的接口。

例如，以下的代码片断显示了使用C语言的NI-DAQ功能调用，该功能从MIO-16E-10的一个模拟输入通道读取电压并进行换算。

随着数据采集硬件、计算机和软件复杂程度的增加，好的驱动软件就显得尤为重要。合适的驱动软件可以最佳地结合灵活性和高性能，同时还能极大地降低开发数据采集程序所需的时间。

在选择驱动软件时，需要考虑以下几个因素。

可以使用哪些功能？

控制数据采集硬件的驱动功能可被分为模拟I/O、数字I/O和计时I/O。尽管大多数驱动都具有这些基本功能，您需要明确驱动不仅仅只是对设备的数据进行存取。请确定驱动有以下功能：

* 在前台进行处理时可以在后台采集数据

* 使用可编程I/O，中断和DMA来传输数据

* 把数据存入硬盘和从硬盘提取数据

* 同时执行多个功能

* 集成多个数据采集设备

* 和信号调理设备无缝地集成

* 数据采集驱动的所