ni_daq_m_series
.pdf
Раздел 4. Аналоговый ввод
Рисунок 4-15. Пример сбора данных с предзапуском
AI Start Trigger, AI Reference Trigger, AI Sample Clock, AI Convert Clock – запуск (старт),
опорный сигнал, импульсы дискретизации и импульсы преобразования аналогового ввода соответственно, Scan Counter – счетчик опросов
Если на линии AI Reference Trigger (ai/ReferenceTrigger) появляется импульс до того, как будет получено заданное количество отсчетов перед запуском, он игнорируется. Если этот импульс появляется после того, как приняты все отсчеты перед запуском, счетчик отсчетов уменьшается на единицу до тех пор, пока все отсчеты, пришедшие после запуска, не будут получены.
Устройства M серии имеют следующие линии синхронизации аналогового ввода:
AI Sample Clock Signal - импульсы дискретизации
AI Sample Clock Timebase Signal – тактирование импульсов дискретизации
AI Convert Clock Signal - импульсы преобразования
AI Convert Clock Timebase Signal - тактирование импульсов преобразования
AI Hold Complete Event Signal – сигнал завершения хранения уровня аналогового сигнала
AI Start Trigger Signal – сигнал запуска (старт)
AI Reference Trigger Signal – запуск по опорному сигналу AI Pause Trigger Signal – сигнал паузы запуска.
Тактовый импульс дискретизации - AI Sample Clock
Сигнал на линии AI Sample Clock (ai/SampleClock) выполняет запуск серии измерений. С появлением каждого импульса на этой линии устройство сбора данных M серии снимает по одному отсчету измеряемых сигналов с каждого канала, задействованного в некоторой задаче, т.е. в данном случае измерение состоит из одного или нескольких отсчетов.
Вы можете задать формирование сигнала AI Sample Clock как от внешнего источника (внешняя синхронизация), так и от внутреннего источника
Руководство пользователя М серии |
71 |
ni.com |
Раздел 4. Аналоговый ввод
(внутренняя синхронизация). Также можно указать, по положительному или по отрицательному фронту этого сигнала будет начинаться измерение.
Использование внутреннего источника
Сигнал на линии AI Sample Clock может формироваться:
на внутреннем выходе счетчика под номером n
путем деления частоты сигнала AI Sample Clock Timebase
с помощью импульса, генерируемого программным обеспечением компьютера.
Деление базовой частоты дискретизации осуществляет внутренний программируемый счетчик.
Еще несколько внутренних сигналов может быть направлено на линию AI Sample Clock через шину RTSI. За подробной информацией обратитесь к разделу Device Routing in MAX (Маршрутизация сигналов с помощью оболочки MAX) или справки LabVIEW Help версии 8.0 и выше.
Использование внешнего источника
В качестве одного из внешних источников синхросигналов, подаваемых на линию AI Sample Clock, следует использовать:
PFI <0..15>
RTSI <0..7>
PXI_STAR
Analog Comparison Event (Аналоговый запуск по результатам сравнения)
Выдача сигнала AI Sample Clock на внешний разъем
Сигнал AI Sample Clock можно вывести на любой из контактов PFI <0..15> или RTSI <0..7>. Активным состоянием этого импульса всегда является высокий уровень.
Можно выбрать один из двух вариантов синхронизации: по фронту или по уровню. При синхронизации по фронту DAQ-устройство выдает одиночный импульс на контакт PFI при каждом появлении сигнала на линии AI Sample Clock.
При синхронизации по уровню на контакте PFI устанавливается высокий уровень в течение всей выборки.
Все контакты PFI по умолчанию настроены на ввод.
Другие требования к синхронизации
DAQ-устройство выполняет измерения только в режиме сбора данных. Оно игнорирует сигнал на линии AI Sample Clock, когда ничего не измеряется. В
© National Instruments Corporation |
72 |
Руководство пользователя M серии |
Раздел 4. Аналоговый ввод
процессе измерений с помощью сигнала AI Pause Trigger можно заставить устройство сбора данных игнорировать сигнал AI Sample Clock.
Сигнал AI Sample Clock генерируется счетчиком внутри устройства сбора данных, если не выбран какой-нибудь другой источник. Этот счетчик запускается по сигналу AI Start Trigger и останавливается по окончании измерений либо с помощью аппаратных средств, либо программным способом. При использовании внутренней синхронизации также можно задать программируемую задержку между сигналом запуска на линии AI Start Trigger и первым импульсом AI Sample Clock. По умолчанию задержка устанавливается равной двум периодами сигнала AI Sample Clock Timebase. При внешней синхронизации следует убедиться, что синхросигнал AI Sample Clock согласован с сигналом AI Convert Clock. Если этого не сделать, импульсы на линии AI Sample Clock могут оказаться «невидимыми», и измерения в этом случае будут выполняться с ошибочными интервалами дискретизации. За подробной информацией по временным соотношениям между сигналами AI Convert Clock и AI Sample Clock обратитесь к параграфу "Тактовый импульс преобразования АЦП"
Рисунок 4-16 иллюстрирует временные соотношения между сигналами AI Sample Clock и AI Start Trigger.
Рисунок 4-16. Временные соотношения между сигналами AI Sample Clock и AI Start Trigger
Delay From Start Trigger – Задержка относительно запуска
Тактовый импульс синхронизации отсчетов AI Sample Clock Timebase Signal
В качестве тактового синхросигнала на линию AI Sample Clock Timebase можно подавать любой из следующих сигналов:
Тактовые импульсы частотой 20 МГц Тактовые импульсы частотой 100 кГц
PXI_CLK 10
RTSI <0..7>
Руководство пользователя М серии |
73 |
ni.com |
Раздел 4. Аналоговый ввод
PFI <0..15>
PXI_STAR
Analog Comparison Event (аналоговый запуск по результатам сравнения)
Сигнал AI Sample Clock Timebase не доступен на разъеме ввода-вывода в качестве выхода. Деление его частоты является одним из способов получения сигнала AI Sample Clock. Для сигнала AI Sample Clock Timebase
можно выбрать активный фронт: положительный или отрицательный.
Тактовый импульс преобразования АЦП AI Convert Clock Signal
Сигнал AI Convert Clock (ai/ConvertClock) предназначен для запуска одного аналого-цифрового (АЦ) преобразования в одном канале. Отсчет (синхронизируемый с помощью сигнала AI Sample Clock) состоит из одного или из нескольких преобразований.
Можно назначить запуск АЦ преобразования от внутреннего или внешнего источника сигнала. Также можно выбрать, по какому фронту сигнала AI Convert Clock начинается отсчет измеряемого сигнала: по положительному или отрицательному.
Драйвер NI-DAQmx версии 7.4 и выше выбирает наивысшую частоту преобразований, исходя из быстродействия АЦП, и добавляет запас по времени 10 мкс на переключение между каналами, чтобы обеспечить приемлемое время установления. Данный подход дает возможность почти синхронной выборки, все еще обеспечивая достаточное время установления. Если частота сигнала на линии AI Sample Clock слишком высокая для указанного времени установления, NI-DAQmx выбирает частоту преобразования так, чтобы импульсы сигнала AI Convert Clock были равномерно распределены по периоду дискретизации (периоду сигнала AI Sample Clock).
Драйвер NI-DAQmx версии 7.3 выбирает частоту преобразований таким образом, чтобы импульсы сигнала AI Convert Clock были равномерно распределены в интервале дискретизации. Это обеспечивает максимальное время установления между преобразованиями. Для реализации почти синхронной выборки и хранения следует вручную увеличить частоту преобразований.
Чтобы задать в явном виде частоты преобразований, следует использовать узел свойств или функцию AI Convert Clock Rate.
Внимание! Установка частоты преобразований, которая превышает максимальное значение, указанное в спецификациях на ваше устройство, приведет к появлению ошибок.
Использование внутренних источников
Для управления линией AI Convert Clock может использоваться один из следующих внутренних сигналов:
© National Instruments Corporation |
74 |
Руководство пользователя M серии |
Раздел 4. Аналоговый ввод
AI Convert Clock Timebase (после деления частоты)
Внутренний выход счетчика n
Внутренний программируемый счетчик генерирует сигнал AI Convert Clock путем деления частоты тактового сигнала AI Convert Clock Timebase. Счетчик запускается по сигналу AI Sample Clock и, считая в обратную сторону до нуля, выдает сигнал AI Convert Clock, сам перезагружается и повторяет этот процесс до тех пор, пока не закончится выборка. Затем он перезагружается, что бы подготовиться к следующему импульсу AI Sample Clock.
Использование внешних источников
Для управления линией AI Convert Clock может использоваться один из следующих внешних сигналов:
PFI <0..15>
RTSI <0..7>
PXI_STAR
Analog Comparison Event (Аналоговый запуск по результатам сравнения)
Вывод сигнала AI Convert Clock Signal на внешний разъем вывода
Сигнал AI Convert Clock (с низким уровнем в качестве активного уровня) можно направить на любой из контактов PFI <0..15> или RTSI <0..7>.
По умолчанию все контакты PFI настроены на ввод.
Использование задержки между импульсом дискретизации и импульсом преобразования
При использовании внутреннего источника импульсов AI Convert Clock можно задать программируемую задержку между импульсом AI Sample Clock и первым импульсом AI Convert Clock внутри одного интервала дискретизации. По умолчанию эта задержка равна трем периодам сигнала
AI Convert Clock Timebase.
На рисунке 4-17 приведены временные соотношения между сигналами AI Sample Clock и AI Convert Clock.
Руководство пользователя М серии |
75 |
ni.com |
Раздел 4. Аналоговый ввод
Рисунок 4-17. Временные соотношения между сигналами AI Sample Clock и AI Convert Clock
Delay From Sample Clock – задержка относительно начала периода дискретизации, Convert Period – Время преобразования
Другие требования к синхронизации
Синхронизация дискретизации и АЦ преобразования по уровню работают у устройства M серии таким образом, что синхросигналы отключены, пока не выполняются соответствующие требования. Например, устройство не воспринимает сигналы AI Sample Clock и AI Convert Clock до тех пор, пока оно не получит правильный сигнал AI Start Trigger. После однократного распознавания импульса сигнала AI Sample Clock устройство сбора данных игнорирует последующие импульсы этого сигнала до тех пор, пока не получит правильное количество импульсов сигнала AI Convert Clock.
Аналогично, устройство игнорирует все импульсы сигнала AI Convert Clock до тех пор, пока не обнаружит импульс сигнала AI Sample Clock. После получения правильного количества импульсов сигнала AI Convert Clock устройство игнорирует последующие импульсы этого сигнала до тех пор, пока не получит еще один импульс сигнала AI Sample Clock. На рисунках 4- 18, 4-19, 4-20, 4-21 приведены временные диаграммы для 4-канального сбора данных (AI каналы 0, 1, 2, 3), которые показывают правильные и неправильные временные соотношения между сигналами AI Sample Clock и AI Convert Clock.
© National Instruments Corporation |
76 |
Руководство пользователя M серии |
Раздел 4. Аналоговый ввод
Рисунок 4-18. Импульсы сигнала AI Sample Clock отключены; частота дискретизации слишком высокая по сравнению с частотой преобразования
Channel Measured – канал, в котором производятся измерения; Sample #... – период дискретизации номер…
Рисунок 4-19. Импульсы сигнала AI Convert Clock отключены; частота преобразования слишком высокая по сравнению с частотой дискретизации
Рисунок 4-20. Сигналы AI Sample Clock и AI Convert Clock не согласованы;
Это приводит к нарушению периодичности взятия отсчетов измеряемого сигнала.
Рисунок 4-21. Сигналы AI Sample Clock и AI Convert Clock согласованы
Можно также для одновременного управления сигналами AI Sample Clock и AI Convert Clock использовать специальный внешний сигнал. В этом режиме каждый импульс внешней синхронизации запускает АЦП. Временная диаграмма для этого случая приведена на рисунке 4-22.
Руководство пользователя М серии |
77 |
ni.com |
Раздел 4. Аналоговый ввод
Рисунок 4-22. Один внешний сигнал одновременно управляет дискретизацией и запуском АЦП
Задающий тактовый импульс преобразования – AI Convert Clock Timebase Signal
Деление частоты задающего тактового сигнала AI Convert Clock Timebase (ai/ConvertClockTimebase) обеспечивает один из возможных способов формирования сигнала AI Convert Clock. В качестве источника тактовых импульсов следует использовать один из следующих сигналов:
AI Sample Clock Timebase
Тактовый сигнал частотой 20 МГц
Сигнал AI Convert Clock Timebase не выведен на разъем ввода-вывода.
Сигнал завершения хранения аналогового сигнала – AI Hold Complete Event Signal
После начала очередного АЦ преобразования на линии AI Hold Complete Event (ai/HoldCompleteEvent) формируется импульс. Эту линию можно соединить с любым из контактов PFI <0..15> или RTSI <0..7>.
Активный фронт импульса AI Hold Complete Event можно выбрать программно, однако обычно он выбран таким образом, чтобы активный положительный перепад напряжения мог синхронизировать внешние мультиплексоры аналогового ввода, указывая момент, в который входной сигнал уже измерен и может быть удален.
Сигнал запуска аналогового ввода – AI Start Trigger Signal
Сигнал AI Start Trigger (ai/StartTrigger) служит для запуска процесса измерений (сбора данных). Серия измерений состоит из одного или нескольких отсчетов. Если вы не используете какой-либо режим запуска, начните процесс измерения с помощью программной команды. Настройте также условие останова процесса измерений после его начала:
Если получено определенное количество отсчетов (в режиме сбора конечного количества отсчетов)
© National Instruments Corporation |
78 |
Руководство пользователя M серии |
Раздел 4. Аналоговый ввод
После прихода импульса, сформированному аппаратно из опорного сигнала запуска – Reference Trigger, (в режиме сбора конечного количества отсчетов)
Если выполнилась программная команда (в режиме непрерывного сбора данных).
Иногда сбор данных с запуском (но не по опорному сигналу) относят к сбору данных с постзапуском.
Использование источника цифрового сигнала
Для использования цифрового сигнала в качестве источника сигнала запуска AI Start Trigger следует задать один из следующих источников и активный фронт:
PFI <0..15>
RTSI <0..7>
Выход внутреннего счетчика n PXI_STAR
Для этой же цели можно использовать один из внутренних сигналов DAQ устройства. За подробной информацией обратитесь к разделу Device Routing in MAX файла справки NI-DAQmx Help или к справке LabVIEW Help версии 8.0 и выше.
Вы можете также задать, по какому фронту сигнала AI Start Trigger начинается процесс измерений: по положительному или по отрицательному.
Использование источника аналогового сигнала
При использовании аналогового источника сигнала запуска сбор данных начинается по первому положительному фронту сигнала Analog Comparison Event.
Вывод сигнала AI Start Trigger на внешний разъем
Сигнал AI Start Trigger можно вывести на любой из контактов PFI <0..15> или RTSI <0..7>. Активным является высокий уровень импульса. Все контакты PFI по умолчанию запрограммированы на ввод.
Сигнал AI Start Trigger используется также для запуска операций сбора данных с предзапуском. В большинстве приложений с предзапуском сигнал AI Start Trigger формируется программным путем. За полным описанием применения сигналов AI Start Trigger и AI Reference Trigger при выполнении операции сбора данных с предзапуском обратитесь к параграфу "Запуск по опорному сигналу – AI Reference Trigger Signal".
Руководство пользователя М серии |
79 |
ni.com |
Раздел 4. Аналоговый ввод
Запуск по опорному сигналу – AI Reference Trigger Signal
Сигнал AI Reference Trigger (ai/ReferenceTrigger) предназначен для останова процесса измерений (сбора данных). Чтобы его использовать, необходимо задать буфер конечного размера и количество отсчетов, считываемых до сигнала запуска. Количество отсчетов после сигнала запуска вычисляется как разность между размером буфера и количеством отсчетов до сигнала запуска.
Как только начинается процесс сбора данных, DAQ-устройство записывает отсчеты в буфер. После того, как DAQ-устройство сохранило в буфере заданное количество отсчетов до сигнала останова, оно начинает пытаться обнаружить условие останова сбора данных. Если условие останова наступает до того, как получено заданное количество отсчетов до запуска, данное условие игнорируется.
Если буфер переполняется, DAQ-устройство стирает самые старые отсчеты, чтобы освободить место для следующих отсчетов. К этим данным есть доступ (с некоторыми ограничениями) до тех пор, пока DAQ-устройство не стерло их. За подробной информацией обратитесь к документу Can a Pretriggered Acquisition be Continuous? (Может ли быть сбор данных с предзапуском непрерывным?) в базе знаний на сайте ni.com/info, для доступа к которому надо ввести код rdsanq.
После появления сигнала останова DAQ-устройство продолжает записывать отсчеты в буфер до тех пор, пока буфер не будет содержать заданное количество отсчетов после сигнала останова. Конечное состояние буфера показано на рисунке 4-23.
Рисунок 4-23. Конечное состояние буфера после останова сбора данных
Pretrigger Samples – отсчеты, записанные до сигнала останова, Reference Trigger – опорный сигнал, Complete Buffer – весь буфер
Использование источника цифрового сигнала
Чтобы использовать цифровой сигнал в качестве источника сигнала AI Reference Trigger, следует назначить один из следующих источников и активный фронт:
PFI <0..15>
© National Instruments Corporation |
80 |
Руководство пользователя M серии |