数据采集(DAQ)基础知识

　　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。