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1 用户手册 PCI-1711 PCI 总线多功能 DAS 卡

2 版权声明 随附本产品发行的文件为研华公司 2010 年版权所有, 并保留相关权利 针对本手册中相关产品的说明, 研华公司保留随时变更的权利, 恕不另行通知 未经研华公司书面许可, 本手册所有内容不得通过任何途径以任何形式复制 翻印 翻译或者传输 本手册以提供正确 可靠的信息为出发点 但是研华公司对于本手册的使用结果, 或者因使用本手册而导致其它公司的权益受损, 概不负责 认可声明 PC-LabCard 是 Advantech Co., Ltd. 的商标 IBM 和 PC 是 International Business Machines Corporation 的商标 MSDOS Windows Microsoft Visual C++ 和 Visual BASIC 是 Microsoft Corporation 的商标 Intel 和 Pentium 为 Intel Corporation 的商标 Delphi 和 C++Builder 是 Inprise Corporation 的商标 PCI-1711 用户手册中文第一版, 参照 PCI-1711 用户手册英文第一版 符合性声明 CE 本设备已通过 CE 测试, 符合以屏蔽电缆进行外部接线的环境规格标准 建议用户使用屏蔽电缆, 此种电缆可从研华公司购买 如需订购, 请与当地分销商联系 在线技术支持 如需技术支持和服务, 请访问研华公司网站 : Part No 台湾印刷 第一版 2010 年 3 月 PCI-1711 用户手册 ii

3 目录 第 1 章概述 产品简介 产品特性 安装指南...3 图 1.1: 安装流程图 软件 附件...5 第 2 章安装 安装 打开包装 安装驱动...8 图 2.1: 研华自动化软件安装界面...9 图 2.2: 研华自动化软件 - 分组选择...9 图 2.3: 研华自动化软件 - 安装选项...10 图 2.4: 研华自动化软件 - 驱动按总线列表 安装硬件...11 图 2.5: 设备管理器上的设备名列表 设备安装 & 配置 安装设备...12 图 2.6: Device Manager 对话框...13 图 2.7: 设备名出现在 Installed Devices 中 配置设备...14 图 2.8: 设备设置对话框 测试设备...14 图 2.9: 设备测试对话框中的模拟量输入标签...14 第 3 章信号连接 概述 I/O 接口 针脚定义...16 图 3.1: PCI-1711/1731 的 I/O 接口针脚定义 I/O 接口信号描述...18 表 3.1: I/O 接口信号描述 模拟量输入连接 单端通道连接...19 图 3.2: 单端输入通道连接 模拟量输出连接...20 图 3.3: 模拟量输出连接 触发源连接 内部脉冲触发连接 外部脉冲触发源连接 现场接线注意事项...21 第 4 章软件概述 软件概述 编程选择...24 图 4.1: 编程选择 DLL 驱动编程概述...25 iii PCI-1711 用户手册

4 4.3.1 编程工具 使用 DLL 驱动函数库编程 DLL 驱动错误排查 第 5 章校准 校准 VR 分布 图 5.1: PCI-1711 VR 分布 图 5.2: PCI-1731 VR 分布 A/D 校准 D/A 校准 A/D 自校准 附录 A 规格 A.1 模拟量输入 A.2 模拟量输出 ( 仅适用于 PCI-1711) A.3 数字量输入 / 输出 A.4 可编程计数器 / 定时器 A.5 一般规格 附录 B 功能块图 B.1 功能块图 附录 C 寄存器架构和格式 C.1 概述 C.2 I/O 端口地址映射 表 C.1: PCI-1711/1731 寄存器格式 ( 第一部分 ) 表 C.2: PCI-1711/1731 寄存器格式 ( 第二部分 ) 表 C.3: PCI-1711/1731 寄存器格式 ( 第三部分 ) 表 C.4: PCI-1711/1731 寄存器格式 ( 第四部分 ) C.3 通道编号和 A/D 数据 - BASE+0 和 BASE 表 C.5: 通道编号和 A/D 数据寄存器 C.4 软件 A/D 触发 - BASE C.5 A/D 通道范围设置 - BASE 表 C.6: A/D 通道范围设置寄存器 表 C.7: PCI-1711/1731 增益代码 C.6 MUX 控制 - BASE+4 和 BASE 表 C.8: 多路器控制寄存器 C.7 状态寄存器 - BASE+6 和 BASE 表 C.9: 状态寄存器 C.8 控制寄存器 - BASE 表 C.10: 控制寄存器 C.9 清除中断和 FIFO - BASE+8 和 BASE 表 C.11: 清除中断和 FIFO 寄存器 C.10 D/A 输出通道 0 - BASE+10 和 BASE 表 C.12: D/A 通道 0 数据寄存器 C.11 D/A 输出通道 1 - BASE+12 和 BASE 表 C.13: D/A 通道 1 数据寄存器 C.12 D/A 参考控制 - BASE 表 C.14: D/A 参考控制寄存器 C.13 数字 I/O 寄存器 - BASE+16 和 BASE 表 C.15: 数字量输入寄存器 表 C.16: 数字量输出寄存器 PCI-1711 用户手册 iv

5 C.14 可编程定时器 / 计数器寄存器 - BASE+24 BASE+26 BASE+28 和 BASE 附录 D 82C54 计数器功能 D.1 Intel 82C D.1.1 计数器 D.1.2 计数器 1 & D.2 计数器读 / 写和控制寄存器...50 D.3 计数器操作模式...52 D.3.1 模式 0 - 停止终止计数...52 D.3.2 模式 1 - 可编程单次生成...52 D.3.3 模式 2 - 波特率发生器...52 D.3.4 模式 3 - 矩形波发生器...53 D.3.5 模式 4 - 软件触发选通...53 D.3.6 模式 5 - 硬件触发选通...53 D.4 计数器操作...53 D.4.1 读 / 写操作...53 D.4.2 计数器回读命令...53 D.4.3 计数器锁存状态...53 v PCI-1711 用户手册

6 PCI-1711 用户手册 vi

7 1 概述 第 1 章

8 1.1 产品简介 感谢您购买研华公司 PCI-1711/1731 PCI 卡 研华 PCI-1711/1731 是一款用于 PCI 总线的功能强大的数据采集卡 (DAS) 该款数据采集卡采用独特电路设计并配有完整功能可用于数据采集和控制 PCI-1711/1731 提供的特殊功能可满足不同用户的应用需求 : PCI bit 低功耗 多功能 DAS 卡 PCI bit 低功耗 多功能 DAS 卡, 不带有模拟量输出 本章内容将介绍 DAS 卡的基本特性 快速安装指南以及 PCI-1711/1731 卡的软件和附件基本信息 1.2 产品特性 研华 PCI-1711/1731 为用户提供了所需的测量和控制功能, 包括 : 16 通道单端 A/D 输入 12-bit A/D 转换, 采样率从最高可达 100KHz 16 通道数字量输入 16 通道数字量输出 2 通道 D/A 输出 ( 仅适用于 PCI-1711) 可编程计数器 / 定时器 自动通道 / 增益切换 研华 PCI-1711/1731 具有以下主要特性 : 即插即用研华 PCI-1711/1731 是一款即插即用的设备, 完全符合 PCI 规格 Rev 2.1 在安装卡的过程中, 即插即用功能能够很好地处理总线配置, 如基地址和中断 用户无需设置任何跳线或 DIP 开关 灵活的输入类型和范围设置 PCI-1711/1731 采用自动通道 / 增益扫描电路 这种电路设计能够在采样过程中控制多路信号切换 用户可根据自身需求为每个通道设置不同的增益值, 以应用于相应的输入电压范围 增益值设置存储在 SRAM 中 灵活的设置为高性能的数据采集 ( 最高可达 100 KS/s) 提供了多通道和高速采样功能 板载 FIFO ( 先入先出 ) 内存 PCI-1711/1731 提供了一种板载 FIFO 存储缓冲区, 能够存储 1 到 1K 个 A/D 采样数据 用户可启用或禁用 FIFO 缓冲的中断请求 启用 FIFO 中断请求时, 用户可设置是否在每个采样进行时都发送中断请求或者只有当 FIFO 缓冲处于半满状态时才发送中断请求 这种特性保证了板卡在连续高速数据传输中, 仍然可以保持系统的高性能运转 成本节约型可选 D/A 输出 PCI-1711 还带有两个模拟量输出通道, 而 PCI-1731 没有 这两个输出通道可帮助用户根据自己的成本要求选择 PCI-1711 和 PCI-1731 其中一个作为最佳解决方案 PCI-1711 用户手册 2

9 16 个数字量输入通道和 16 个数字量输出通道 PCI-1711/1731 提供了 16 个数字量输入通道和 16 个数字量输出通道 用户可进行灵活的扩展设计并根据特定应用需求定制其应用 板载可编程计数器 PCI-1711/1731 配有一个可编程计数器, 可作为 A/D 转换的脉冲触发 计数器芯片为 82C54 或相同级别, 在一个 10 MHz 时钟上集成了 3 个 16-bit 计数器 其中一个计数器作为输入通道或脉冲发生的事件计数器 ; 其它两个计数器级联成一个 32-bit 定时器用于脉冲触发 注! 脉冲触发的速度即板卡 A/D 转换在 Pacer 触发模式下的速度 有关 PCI-1711/1731 规格的详细信息, 请参考附录 A 规格 1 概述 1.3 安装指南 安装 PCI-1711/1731 卡之前, 请先检查产品包装中是否包含以下各项附件 : PCI-1711 或 PCI-1731 DAS 卡 PCI-1711/1731 用户手册 驱动软件 Advantech DLL drivers ( 包含在产品光盘中 ) 接线电缆 PCL 接线板 PCLD-8710 ADAM-3968 计算机个人计算机或带有 PCI 总线插槽的工作站 ( 运行 Windows 95/98/NT) 研华公司还提供一些可选组件用于深度开发 : 应用软件 ActiveDAQ GeniDAQ 或其它第三方软件包 3 PCI-1711 用户手册

10 当确认包装中已包括所有附件盒中附件和需要应用的增强型组件时, 就可以开始安装步骤 图 1.1 为用户提供了详细的软件和硬件安装步骤图 安装驱动 CD-ROM 光盘, 关闭 PC 电源 连接硬件, 开启 PC 电源 使用配置工具配置硬件 使用测试工具测试硬件 阅读示例 & 驱动手册 开始编写应用程序 图 1.1: 安装流程图 PCI-1711 用户手册 4

11 1.4 软件 研华公司为用户提供了一整套丰富的 DLL 驱动 第三方驱动支持和应用软件以帮助用户充分发掘 PCI-1711/1731 卡的潜在功能 : DLL 驱动 ( 位于附带 CD-ROM 光盘 ) Labview 驱动 研华 ActiveDAQ 研华 GeniDAQ 有关软件的更多信息, 请参考第四章 软件概述 对于想要直接在 DAS 设备寄存器上编程的用户来说, 可使用寄存器级编程 由于寄存器级编程通常比较困难, 研华建议资深程序员使用这种方法 关于这种编程方式的更多信息, 请参考附录 C 寄存器架构和格式 1 概述 1.5 附件 研华公司提供了一套完整的附件产品来支持 PCI-1711/1731 卡 这些附件包括 : 接线电缆 PCL PCL 屏蔽电缆专为 PCI-1711/1731 卡设计, 能够提供高度抗噪音保护 为了获取更好的信号质量, 信号电缆为双绞线以降低信号干扰和来自其它信号源的噪音 此外, 它的模拟量和数字量线缆都进行了单独屏蔽以减少 EMI/EMC 问题 接线板 ADAM-3968 ADAM-3968 是一款用于 DIN 导轨安装的 68 针 SCSI 接线终端模块 这个终端模块可以安装在研华 PC-Lab 卡上, 支持简单 可靠的 PCI-1711/1731 卡单独针脚连接访问 PCLD-8710 PCLD-8710 是一款用于 DIN 导轨安装的端子板 PCLD-8710 拥有以下功能 : 2 个额外的 20 针扁平插头, 可用于数字量输入和输出 预留空间用于以后的信号调理电路需求 ( 低通滤波器 电压衰减器和电流分流器 ) 工业级接线模块, 可用于重型 可靠连接 5 PCI-1711 用户手册

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13 第 2 章 2 安装 本章内容包括产品包装清单列表 如何打开包装以及驱动和 PCI 板卡的安装指南 安装 打开包装 安装驱动 安装硬件 安装 & 配置设备 测试设备

14 2.1 安装 本章为用户提供了包装清单, 正确的打开包装指示以及驱动和卡的安装步骤 请注意本章将以 PCI-1711 为示例 2.2 打开包装 收到 PCI-1711 包装之后, 请首先检查里面的物品 包装内应包括以下各项 : PCI-1711 板卡 所附光盘 ( 包含 DLL 驱动 ) 用户手册 快速启动 PCI-1711 板卡的一些电子元件极易受到静电放电 (ESD) 的损害 如果保护措施不当, 则集成电路和某些元件极易被 ESD 损害 将模块从静电屏蔽袋中取出之前, 用户应按照以下步骤的指导来防止可能的 ESD 损害 : 用手触摸机箱的金属部分来移除身体所附的静电, 或者也可以使用接地母线 打开静电屏蔽袋之前, 通过接触机箱的金属部分使其接地 将模块取出后, 请首先 : 检查模块上是否有明显的外部损伤 ( 元件松动或损坏等 ) 如果有明显损坏, 请立即联系我们的服务部门或者当地销售代表 切勿将损坏的模块安装至系统 避免身体与一些带静电的材料接触, 如塑料 乙烯基和泡沫聚苯乙烯 2.3 安装驱动 建议用户先安装软件驱动, 再安装 PCI-1711 板卡, 这样安装步骤会比较顺利 PCI 板卡的 32-bit DLL 驱动安装程序位于板卡包装所附的光盘中 请按照以下步骤安装驱动软件 : 1. 将光盘插入光驱 2. 如果用户的系统开启了自动播放功能, 安装程序就会自动运行 当安装程序运行时, 用户会看到如下安装界面 : 注! 如果用户的系统没有启用自动播放功能, 请使用 Windows Explorer 或 Windows Run 命令来执行光盘中的 Setup.exe PCI-1711 用户手册 8

15 2 安装 图 2.1: 研华自动化软件安装界面 3. 点击 Continue 按钮并选择 Installation 图 2.2: 研华自动化软件 - 分组选择 9 PCI-1711 用户手册

16 4. 选择 Installation 继续安装 屏幕上将出现 Device Manager Individual Drivers Examples & Utility 和 Advance Options 图 2.3: 研华自动化软件 - 安装选项 5. 请首先安装 Device Manager 6. Device Manager 安装完成后, 可以安装卡的其他驱动 请点击 Individual Drivers 图 2.4: 研华自动化软件 - 驱动按总线列表 PCI-1711 用户手册 10

17 7. 选择 PCI Series, 然后选择 PCI-1711 安装驱动程序 有关驱动相关的其它信息, 请通过以下路径访问设备驱动手册在线版本 : Start\Programs\Advantech Automation\Advantech Device Manager\Device Driver' Manual 2.4 安装硬件 注! 安装卡之前, 请确认已安装了驱动 ( 请参考 2.3 章节 安装驱动 ) 2 安装 DLL 驱动安装完成后, 用户即可将 PCI-1711 板卡插入计算机的任一 PCI 插槽 若有任 何疑问, 请参考计算机的用户手册或其它相关文档 请按照以下步骤安装模块 : 1. 关闭计算机, 拔下电源线和其它电缆 安装或移除计算机上的组件之前, 请先关 闭计算机 2. 移除计算机盖 3. 移除后面板上的插槽盖 4. 接触计算机表面的金属部分来移除身体的静电 5. 将 PCI-1711 板卡插入 PCI 插槽 请只抓住卡的边缘, 将卡与插槽对齐 然后插 入插槽 请避免用力过大, 否则也许会损坏卡 6. 用螺丝将 PCI 卡托架固定在计算机后面板导轨上 7. 将需要的附件 ( 电缆 接线终端等 ) 连接至 PCI 卡 8. 将计算机盖重新放回并固定 重新连接步骤 1 中断开的电缆 9. 插上电源线并开启计算机 注! 如果安装模块之前没有安装 DLL 驱动, 重启后 Windows 2000/XP 会将模块视为 未知设备, 并会提示用户提供必要驱动 这时, 用户需忽略提示信息 ( 单击 Cancel 键 ) 并按照 2.3 节的步骤安装驱动 11 PCI-1711 用户手册

18 安装完 PCI-1711 卡后, 用户可确认其是否正确安装在研华设备管理器系统中 : 1. 通过右键单击 我的电脑, 选择 管理 打开 计算机管理 2. PCI-1711 应该列在 计算机管理 页面的 设备管理器 标签下 图 2.5: 设备管理器上的设备名列表 注! 若卡已正确安装, 用户可在 设备管理器 标签列表中看到该设备 若在列表可以看到该设备名但标记为感叹号!, 则表明卡没有安装正确 这种情况下, 请选择该设备名并按下 Remove 按钮将卡设备从设备管理器中移除 下面的章节将指导用户进行设备安装 配置和测试 2.5 设备安装 & 配置 安装设备 Advantech Device Manager 程序是一种实用工具, 允许用户进行设备安装 配置和测试, 并将设置值存储在系统注册表中 用户调用研华设备驱动的 API 时, 将会用到这些设置值 1. 安装 I/O 设备, 请依次点击 Start/Advantech Automation/Device Manager/ Advantech Device Manager) 2. 用户可在 Installed Devices 列表框中看到已安装的设备 如果没有安装设备, 这列表为空, 如下图 ( 图 2.6) 所示 PCI-1711 用户手册 12

19 2 安装 图 2.6: Device Manager 对话框 3. 如果硬件板卡设备已经安装在 PC 内, 设备名将出现在已安装设备对话框, 如图 2.7 所示 图 2.7: 设备名出现在 Installed Devices 中 注! 如上所注, 设备名 000:< PCI-1711 BoardID=15 I/O=af00H > 开头带有设备编号 000, 是为每个卡专门分配的 设备编号会发送给驱动以确定用户想要控制的设备 13 PCI-1711 用户手册

20 注! 如果已经安装了设备, 但是并未在 Advantech Device Manager 内看到设备, 请先关闭 Advantech Device Manager 后再打开 配置设备 1. 单击 Setup 按钮即可看到 Device Setting 对话框, 如下图 图 2.8: 设备设置对话框用户可设置 AO 通道的参考电压是使用内部或者外部的, 如果使用内部参考电压, 可选择 0-5 V 或者 0-10 V 2. 设置完毕后, 点 OK 保存设置 2.6 测试设备 完成前面章节中的安装和配置步骤后, 用户即可点击 Installed Device 对话框 ( 图 2.7) 中的 Test 按钮来测试设备 Device Test 对话框将会出现 在 Device Test 对话框内, 用户可以选择测试 PCI-1711 的模拟量输入输出功能 数字量输入输出功能和计数器功能 图 2.9: 设备测试对话框中的模拟量输入标签 只有在板卡被正确安装 配置和测试之后, 设备安装才能完成 此时, 用户即可放心地进行下一章的信号连接 PCI-1711 用户手册 14

21 3 信号连接 第 3 章

22 3.1 概述 维护良好的信号连接是保证用户的应用系统正确传输和接收数据的一个最为重要的因素 一个良好的信号连接可避免对用户计算机和其它硬件设备的损坏 本章将介绍如何通过 I/O 接口将输入和输出信号连接至 PCI-1711/ I/O 接口 PCI-1711/1731 上的 I/O 接口是一个 68 针接口, 通过该接口用户可将附件连接至 PCL 屏蔽电缆 注! PCL 屏蔽电缆专为 PCI-1711/1731 设计, 可有效减少模拟信号线中的噪音 有管更多信息, 请参考第 1.4 节 附件 针脚定义 图 3.1 为 PCI-1711/1731 上 68 针 I/O 接口的针脚定义 注! 请根据特定需求谨慎使用 3 个接地参考 AIGND AOGND 和 DGND PCI-1711 用户手册 16

23 3 信号连接 图 3.1: PCI-1711/1731 的 I/O 接口针脚定义 *:PCI-1731 上的针脚 23 ~ 25 和针脚 57 ~ 59 没有明确定义 17 PCI-1711 用户手册

24 3.2.2 I/O 接口信号描述 表 3.1:I/O 接口信号描述 信号名 接地参考 方向 说明 AI<0 15> AIGND 输入 模拟量输入通道 0 ~ 15 AIGND - - 模拟量输入接地 DA0_REF AOGND 输入 模拟量输出通道 0/1 外部参考 DA1_REF DA0_OUT AOGND 输出 模拟量输出通道 0/1 DA1_OUT AOGND - - 模拟量输出接地 模拟量输出电压以这个节点为参考 DI<0..15> DGND 输入 数字量输入通道 DO<0..15> DGND 输出 数字量输出通道 DGND - - 数字地 该针脚为 +5 V 信号和 I/O 接口数字量通道提供了参考 CNT0_ CLK DGND 输入 计数器 0 时钟输入 计数器 0 的时钟输入可为外部 ( 最高可达 10 MHz) 或内部 (1 MHz), 通过软件设置 CNT0 _OUT DGND 输出 计数器 0 输出 CNT0 _GATE DGND 输入 计数器 0 门控信号 PACER _OUT DGND 输出 定速时钟输出 开启后, 该针脚将把采样频率以脉冲输出形式输出 如果 A/D 转换处于定速触发模式下, 用户可使用该信号作为同步信号用于其它应用 一个低到高触发沿会触发 A/D 转换启动 TRG _GATE DGND 输入 A/D 外部触发门 当 TRG _GATE 连接至 +5 V 时, 会启用外部触发信号输入 当 TRG _GATE 连接至 DGND 时, 会禁用外部触发信号输入 EXT _TRG DGND 输入 A/D 转换外部触发 该针脚是用于 A/D 转换的外部触发信号输入 一个低到高触发沿会触发 A/D 转换 +12 V DGND 输出 +12 VDC 源 +5 V DGND 输出 +5 VDC 源 PCI-1711 用户手册 18

25 3.3 模拟量输入连接 PCI-1711/1731 支持 16 个单端模拟量输入通道, 每个输入通道都通过软件选择 单端通道连接 单端输入配置中的每个通道只有一根信号线 测量电压 (Vm) 是将公共地作为参考的线缆电压 没有局部接地的信号源称作 浮动源 将一个单端通道连接至一个浮动信号源十分容易 在这种模式中,PCI-1711/1731 为外部浮动信号源提供了一个参考地 图 3.2 显示的 PCI-1711/1731 上一个浮动信号源和一个输入通道之间的单端通道连接 内部 外部 3 信号连接 多路器 浮动信号源 测量电压 I/O 接口 图 3.2: 单端输入通道连接 19 PCI-1711 用户手册

26 3.4 模拟量输出连接 PCI-1711 提供了 2 个 D/A 输出通道 (PCI-1731 没有此功能 ):DA0_OUT 和 DA1_OUT 用户可使用 PCI-1711 内部提供的精确度 -5 V (-10 V) 参考生成 0 ~ +5 V (+10 V)D/ A 输出范围 用户也可通过外部参考 DA0_REF 和 DA1_REF 生成 D/A 输出范围 最大参考输入范围为 +/-10 V 例如, 连接至一个 -7V 的外部参考灰生成 0 ~ +7 V D/A 输出 图 3.3 显示的是如何在 PCI-1711 上进行模拟量输出和外部参考输入连接 内部 外部 用于 DA 信号 0 的外部参考 数据总线 用于 DA 信号 1 的外部参考 I/O 接口 图 3.3: 模拟量输出连接 3.5 触发源连接 内部脉冲触发连接 PCI-1711 配有一个 82C54 兼容可编程定时器 / 计数器芯片 该芯片能够提供 3 个基频为 10 MHZ 时钟的 16-bit 计数器, 分别为计数器 0 计时器 1 和计数器 2 计数器 0 可以作为脉冲输入 ( 计数 ) 通道或输出脉冲计数事件 计数器 1 和计数器 2 级联成一个 32-bit 定时器用于脉冲触发 来自计数器 2 输出 (PACER_OUT) 的一个低到高触发沿将会触发 PCI-1711/1731 上的 A/D 转换 同时, 用户也可使用该信号作为同步信号用于其它应用 外部脉冲触发源连接 除了脉冲触发外,PCI-1711/1731 还支持外部触发用于 A/D 转换 当一个 +5 V 源连接至 TRG_GATE 时, 外部触发功能启用 来自 EXT_TRG 的一个低到高触发沿将会触发 PCI- 1711/1731 上的 A/D 转换 当 DGND 连接至 TRG_GATE 时, 外部触发功能禁用 PCI-1711 用户手册 20

27 3.6 现场接线注意事项 当用户使用 PCI-1711/1731 从外部采集数据并且不采取任何保护措施, 环境中的噪音也许会严重影响测量的精确度 下面这些措施将会帮助用户降低 PCI-1711/1731 和信号源之间的电缆的信号干扰 信号电缆必须远离强磁场源, 如电源线 大型电机 断路器或焊接机, 避免强烈电磁干扰 模拟信号电缆必须远离任何视频监控器以防影响数据采集系统 电缆经由地方如有强烈电磁干扰, 用户必须使用单独屏蔽的双绞线作为模拟量输入电缆 这种电缆由两根信号线组成并由金属网屏蔽 金属网只能连接至信号源接地端 请勿将信号电缆穿过任何导管, 因为导管中也许会含有电源线 如果用户需要将信号电缆与一根有高电压或高电流经过的电源线并排放置, 那么请在两根线缆之间保持安全距离 或者用户也可将信号电缆与电源线成一定角度放置以降低不必要的干扰 电缆质量会直接影响电缆中传输的信号质量 为了保证最佳的信号质量, 建议用户使用 PCL 屏蔽电缆 3 信号连接 21 PCI-1711 用户手册

28 PCI-1711 用户手册 22

29 4 软件概述 第 4 章

30 4.1 软件概述 本章将为用户提供可选的软件编程选择和源代码示例参考帮助用户编程 了解了第二章中的指示后, 希望用户能够继续进行下面的软件编程 研华公司为 DAS 卡编程提供了多种选择 用户可使用研华应用软件, 如研华 DLL 驱动 ActiveDAQ (OCX) GeniDAQ 或其它第三方驱动 高级用户也可使用寄存器级编程 由于这种编程方式耗时耗力, 在此不做推荐 4.2 编程选择 图 3.1 是一个简单的图例可帮助用户了解硬件不同层 OS 驱动和应用软件之间的相互关系 图 4.1: 编程选择 每种不同编程选择的总结如下 : DLL 驱动无需另外购买, 研华公司 DLL 驱动软件位于产品附带的 CD-ROM 光盘中 研华 DAS 卡均带这种驱动 研华 DLL 驱动提供了丰富的 I/O 函数库, 能够帮助用户提供应用性能 使用各种开发工具, 如 Visual C++ Visual Basic Inprise C++ Builder 和 Inprise Delphi, 研华 DLL 驱动能够无缝配合 Windows 95/98/NT 进行工作 研华 ActiveDAQ ActiveDAQ 提供了一套插件 ActiveX 控件和函数库可执行所有数据采集功能 ActiveDAQ 还提供了一个基于图标的图形编程接口 一个兼容 VBA 的脚本语言和一个类似 Excel 的报告生成器 使用 ActiveDAQ 控件, 用户可使用自己喜欢的编程工具 (Visual Basic Visual C++ Delphi C++ Builder Access 或 Excel) 开发 DAQ 应用 用户也可使用 LabVIEW 和 HPVEE 此外,ActiveDAQ 还为 DAS 卡提供了另外一套易于使用的 Visual Basic 数据采集控件 研华 GeniDAQ GeniDAQ 是一种基于 Windows 的软件开发包, 可用于数据采集 控制 分析和演示 除了拥有典型的 HMI 功能外,GeniDAQ 的增强功能使其还能用于 Visual Basic 编程环境, 加快包含长度计算和分析的各种复杂应用的设计 有了 Visual Basic 编程环境, 为专门需求定制应用系统将变得轻而易举 新版的 32-bit GeniDAQ 支持 PCI-1711/1731 卡 PCI-1711 用户手册 24

31 寄存器级编程寄存器级编程只适合经验丰富的的程序员 选择这种编程方式的程序员需要在设备寄存器级直接写入代码 由于寄存器级编程耗时耗力, 我们建议用户使用研华 DLL 驱动 但是, 如果用户必须使用寄存器编程, 请参考附录 C 寄存器架构和格式 中的相关信息或附带 CD-ROM 光盘中的示例代码 LabVIEW 驱动研华公司甚至为用户提供了用于 NI LabVIEW 的驱动 这中 32-bit LabVIEW 驱动兼容 Windows 95/98 和 Windows NT 4.0, 能够为板卡提供高速和常速数据采集性能 4.3 DLL 驱动编程概述 本节内容将指导用户如何使用研华 DLL 驱动和自己喜欢的开发工具, 如 Visual C++ Visual Basic Delphi 和 C++ Builder 进行编程 有关如何使用每种开发工具创建应用的详细步骤, 请参考 DLL 驱动手册 此外, 其中还提供了丰富的源代码示例以供用户参考 4 软件概述 编程工具 程序员可使用以下开发工具开发应用程序 : Visual C++ Visual Basic Delphi C++ Builder 有关如何使用每种开发工具开始编程, 请参考研华公司的 研华设备驱动手册 中 指南教程 章节相关内容 用户也可参考为每种编程工具提供的示例源代码, 用户会从其中得到思路 用户可在附带的 CD-ROM 光盘中找到 研华设备驱动手册 如果用户系统中已安装了 DLL 驱动, 用户可通过如下路径找到 研华设备驱动手册 : Start/Programs/Advantech Driver for 95 and 98 (or for NT)/Driver Manual 用户可在相应的安装文件夹, 如默认安装路径中找到示例源代码 : \Program Files\Advantech\ADSAPI\Examples 有关使用其它功能组或其它开发工具的相关信息, 请参考 研华设备驱动手册 中 使用 DLL 驱动创建 Windows 95/NT 应用 和 函数概述 章节相关内容 25 PCI-1711 用户手册

32 4.3.2 使用 DLL 驱动函数库编程 研华 DLL 驱动提供了丰富的函数库用于各种应用编程 该函数库包含了很多 API, 可支持很多不同的开发工具, 如 Visual C++ Visual Basic Delphi 和 C++ Builder 根据特定的功能或服务, 这些 API 可分为以下几个函数组 : 模拟量输入函数组 模拟量输出函数组 数字量输入 / 输出函数组 计数器函数组 温度测量函数组 报警函数组 端口函数组 通讯函数组 事件函数组有关每个函数的实用和参数, 请参考 研华设备驱动手册 中 函数概述 章节相关内容 DLL 驱动错误排查 当驱动函数被调用去执行应用的某项任务时, 驱动函数返回一个状态代码 函数返回非零代码时, 表示函数执行指定功能失败 为了排查 DLL 驱动错误, 用户可将错误代码发送给 DRV_GetErrorMessage 函数返回错误信息 用户也可参考 研华设备驱动手册 中 DLL 驱动错误代码 章节相关内容查看错误代码 错误 ID 和错误信息的详细列表 PCI-1711 用户手册 26

33 5 校准 第 5 章

34 5.1 校准 本章介绍了校准程序的基本信息 常规的校准检测对于保持数据采集和控制应用的精确度十分重要 板卡附带 CD-ROM 光盘中提供了 3 种校准程序 : ADCAL.EXE:A/D 校准程序 DACAL.EXE:D/A 校准程序 ( 仅适用于 PCI-1711) SELFCAL.EXE:A/D 自校准程序 ( 仅适用于 PCI-1711) 这些校准程序专为 DOS 环境设计 用户可通过默认安装路径访问这些程序 : C:\Program Files\Advantech\Adsapi\Utility\PCI1711 注! 如果用户将程序安装在另一个目录下, 用户可从目的目录下相应的子文件夹中找到这些程序 这些校准程序使校准过程变得轻而易举 通过各种提示信息和图示, 这些程序将指导用户进行校准和设置, 向用户展示所有正确的设置和调整 为了达到满意的校准效果, 用户需使用一个四位半精度的数字万用表和一个电压校准器或一个稳定 无噪音的 DC 电压源 PCI-1711 用户手册 28

35 5.2 VR 分布 PCI-1711 板卡上有 4 个可变电阻 (VR),PCI-1731 板卡有 2 个可变电阻 (VR) 这些可变电阻能够用户对所有 A/D 和 D/A 通道更加精确的进行调整 VR 的位置请参考下面两图 : 5 校准 图 5.1: PCI-1711 VR 分布 图 5.2: PCI-1731 VR 分布 下表为每个 VR 的功能 : VR VR1 VR2 VR3 VR4 功能 A/D 双极偏移调整 A/D 满量程 ( 增益 ) 调整 D/A 通道 0 满量程调整 D/A 通道 1 满量程调整 29 PCI-1711 用户手册

36 5.3 A/D 校准 定期的精确校准能够保证设备的最大精度 A/D 校准程序 ADCAL.EXE 能够帮助用户进行 整个 A/D 偏移和增益调整过程 其基本步骤如下 : 1. 将一个 V 的 DC 电压源连接至 AI0 2. 将 AGND 连接至 AI1 AI2 AI3 AI4 和 AI5 3. 运行 ADCAL.EXE 程序 4. 调整 VR2, 直至板卡 AIO 的输出码集中在 FFE ( 至少 70%); 调整 VR1, 直至板 卡 AI1 AI2 AI3 AI4 和 AI5 的输出码集中在 7FF ( 至少 70%) 5. 按 SPACE 键完成 A/D 校准 5.4 D/A 校准 D/A 校准程序 DACAL.EXE 能够帮助用户进行整个 D/A 校准过程 用户可选择将板载 -5 V 或 -10 V 内部参考电压或一个外部电压作为模拟量输出参考电压 如果用户选择使用一个外部参考, 请将范围在 ± 10 V 的参考电压连接至需要校准的 D/A 输出通道的参考输入通道 分别通过 VR3 个 VR4 调整 D/A 通道 0 和 1 的满量程 注! 建议使用一个精确的电压表校准 D/A 输出 用户可调整 VR3 和 V4 直至 D/A 通道 0 和 1 输出电压接近参考电压 ( 至少 1 LSB), 但是带相反符号 例如, 如果 V ref 为 -5 V, 那么 V out 应该为 +5 V ; 如果如果 V ref 为 - 10 V, 那么 V out 应该为 +10 V 5.5 A/D 自校准 大多数情况下, 为 A/D 校准寻找一个良好的 DC 电压源并不容易 我们提供的一种自调整 A/D 校准程序 SELFCAL.EXE 却能够很好的解决这个问题 自校准步骤如下 : 1. 将 DA0_OUT 连接至 AI0 2. 将 AGND 连接至 AI1 AI2 AI3 AI4 和 AI5 3. 运行 SELFCAL.EXE 程序 4. 首先校准 D/A 通道 调整 VR3, 直至 DA0_OUT 输出电压接近 +10 V, 然后按 SPACE 键 5. 然后进行 A/D 校准 现在 DA0_OUT 输出电压是 V 然后调整 VR2, 直至板卡 AIO 的输出码集中在 FFE ( 至少 70%); 调整 VR1, 直至板卡 AI1 AI2 AI3 AI4 和 AI5 的输出码集中在 7FF ( 至少 70%) 6. 按 SPACE 键完成校准 PCI-1711 用户手册 30

37 规格 A 附录 A

38 A.1 模拟量输入 通道分辨率 FIFO 大小最大采样率转换时间输入范围和增益列表偏移 (ppm/ C) PGA 的小型信号带宽最大输入超电压输入保护输入阻抗触发模式精确度 16 个单端 12-bit 1 K 采样 1-00 KHz 10 μs 增益 输入 ±10 V ±5 V ±2.5 V ±1.25 V ±0.625 V 增益 零 增益 增益 带宽 4.0 MHz 2.0 MHz 1.5 MHz 0.65 MHz 0.35 MHz ±15 V 70 Vp-p 2 MΩ/5pF 软件 板载可编程脉冲或外部 INL:±0.5 LSB DC 单调性 :12 bits 偏移误差 : 可调整至 0 增益误差 :0.005% FSR ( 增益 =1) AC SNR:68 db ENOB:11 bits A.2 模拟量输出 ( 仅适用于 PCI-1711) 通道 2 分辨率 12-bit 输出范围 ( 内部 & 外部参考 ) 内部参考 外部参考 0 ~ +5 V\0 ~ +10 V 0 ~ +x -x V (-10 x 10) 相对 ±1/2 LSB 精确度差分非线性 ±1/2 LSB 增益误差 可调整至 0 转换速率 11 V/μs 漂移 40 ppm/ C 驱动能力 3 ma 输出阻抗 0.81 Ω 稳定时间 26 μs ( 到 FSR 为 ±1/2 LSB) 参考电压 内部外部 -5 V 或 -10 V -10 V ~ +10 V PCI-1711 用户手册 32

39 A.3 数字量输入 / 输出 输入通道 16 低最大 0.8 V 输入电压高最小 2.0 V 输出通道 16 低最大 0.8 V.@ 8.0 ma ( 汇电流 ) 输出电压高最小 ma ( 源电流 ) A.4 可编程计数器 / 定时器 A 规格 通道 1 分辨率 16-bit 兼容性 TTL 级 基时钟 10 MHz 基时钟精确度 100 ppm 最大输入频率 10 MHz 输入电压高 / 低 输入时钟 时钟输出 门控制 VIH 2.0 ( 最小 ) VIL 0.8 ( 最大 ) TPWH ( 高脉冲宽度 ) 30 ns ( 最小 ) TPWL ( 低脉冲宽度 ) 40 ns ( 最小 ) IOH:-2.5 ma (VOH: 最小 3.0 V) IOL:+2.5 ma (VOL: 最大 0.4 V) TGW ( 门控度高 ) 50 ns ( 最小 ) TGL ( 门控度低 ) 50 ns ( 最小 ) A.5 一般规格 I/O 接口类型 68 针 SCSI-II 母型 尺寸 175 mm x 100 mm (6.9 x3.9 ) PCI-1711 PCI-1731 典型功耗 ma ma 最大 A 温度 工作 0 ~ +60 C (32 ~ 140 F)( 参考 IEC ,2) 存储 -20 ~ +70 C (-4 ~ 158 F) 相对湿度 5 ~ 95%RH, 非凝结 ( 参考 IEC ) 33 PCI-1711 用户手册

40 PCI-1711 用户手册 34

41 功能块图 B 附录 B

42 B.1 功能块图 PCI-1711 用户手册 36

43 附录 C 寄存器架构和格式 C

44 C.1 概述 PCI-1711/1731 配有一个易于使用的 DLL 驱动, 方便用户在 Windows 95/98/NT 操作系统下进行编程 由于底层的寄存器编程非常复杂, 建议用户使用 32-bit DLL 驱动进行板卡编程 进行 PCI-1711/1731 寄存器级编程中最重要的一个因素就是了解板卡寄存器的功能 下面内容仅适用于想要使用底层编程的用户 C.2 I/O 端口地址映射 PCI-1711/1731 需要电脑 I/O 空间中的 32 个连续地址 每个寄存器地址都是板卡基地址的一个偏移 例如,BASE+0 是板卡基地址,BASE+7 是基地址再加 7 个字节 表 C.1 显示的是每个寄存器或驱动的功能以及它们相对板卡基地址的地址 表 C.1:PCI-1711/1731 寄存器格式 ( 第一部分 ) 基地址 + 十进位 读 通道编号和 A/D 数据 1 CH3 C2 CH1 CH0 AD11 AD10 AD9 AD8 0 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 N/A 3 2 N/A 5 4 状态寄存器 7 IRQ F/F F/H F/E 6 CNT0 ONE/FH IRQEN GATE EXT 脉冲 SW N/A N/A PCI-1711 用户手册 38

45 表 C.2:PCI-1711/1731 寄存器格式 ( 第二部分 ) 基地址 + 十进位 读 N/A 数字量输入 17 DI15 DI14 DI13 DI12 DI11 DI10 DI9 DI8 16 DI7 DI6 DI5 DI4 DI3 DI2 DI1 DI0 计数器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 计数器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 计数器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 N/A C 寄存器架构和格式 表 C.3:PCI-1711/1731 寄存器格式 ( 第三部分 ) 基地址 + 十进位 写 软件 A/D 触发 1 0 A/D 通道范围设置 3 2 G2 G1 G0 MUX 控制 5 停止通道 4 起始通道 控制寄存器 7 6 CNT0 ONE/FH IRQEN GATE EXT 脉冲 SW 清除中断和 FIFO 9 清除 FIFO 8 清除中断 D/A 输出通道 0 11 DA11 DA10 DA9 DA8 10 DA7 DA6 DA5 DA4 DA3 DA2 DA1 DA0 D/A 输出通道 1 13 DA11 DA10 DA9 DA8 12 DA7 DA6 DA5 DA4 DA3 DA2 DA1 DA0 39 PCI-1711 用户手册

46 表 C.4:PCI-1711/1731 寄存器格式 ( 第四部分 ) 写基地址 + 十进位 D/A 参考控制 DA1_I/E DA1_5/10 DA0_I/E DA0_5/10 数字量输出 17 DO15 DO14 DO13 DO12 DO11 DO10 DO9 DO8 16 DO7 DO6 DO5 DO4 DO3 DO2 DO1 DO0 计数器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 计数器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 计数器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 计数器控制 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 C.3 通道编号和 A/D 数据 - BASE+0 和 BASE+1 BASE+0 和 BASE+1 包含 A/D 转换数据的结果 A/D 转换的 12 bits 数据存储在 BASE+1 bit 3 ~ 0 中和 BASE+1 的 bit 7 ~ 0 中 BASE+1 bit 7 ~ 4 包含源 A/D 通道编号 表 C.5: 通道编号和 A/D 数据寄存器 读 通道编号和 A/D 数据 Bit # BASE+1 CH3 CH2 CH1 CH0 AD11 AD10 AD9 AD8 BASE+0 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 AD11 ~ AD0 CH3 ~ CH0 A/D 转换结果 AD0 A/D 数据的最低位 (LSB) AD11 A/D 数据的最高位 (MSB) A/D 通道编号 CH3 ~ CH0 包括接收数据的 A/D 通道编号 CH3:MSB CH0:LSB PCI-1711 用户手册 40

47 C.4 软件 A/D 触发 - BASE+0 用户可通过软件 板卡的板载脉冲器或一个外部脉冲来触发一个 A/D 转换 BASE+6,Bit 2 ~ bit 0, 选择触发源 ( 请参考 C.7 节 控制寄存器 - BASE+6 ) 如果用户选择通过软件触发, 向寄存器 BASE+0 写入任何值都会触发一个 A/D 转换 C.5 A/D 通道范围设置 - BASE+2 每个 A/D 通道都有自己的输入范围, 由存储在板载 RAM 中的增益代码控制 如何更改通道的范围代码 : 向 BASE+4 ( 起始通道 ) 和 BASE+5 ( 停止通道 ) 写入相同的通道 ( 请参考 C.6) 向 BASE+2 的 bit 0 ~ 2 写入增益代码 表 C.6:A/D 通道范围设置寄存器 写 A/D 通道范围设置 Bit # BASE+2 G2 G1 G0 G2 ~ G0 是增益代码, 表 C.4 是 PCI-1711/1731 的增益代码列表 C 寄存器架构和格式 表 C.7:PCI-1711/1731 增益代码 PCI-1711/1731 增益 输入范围 (V) 增益代码 G2 G1 G ~ ~ ~ ~ ~ 例如 : 设置通道 3 作为增益 =1 1. 将通道 3 写入, 在 BASE+4 地址填写 将通道 3 写入, 在 BASE+5 地址填写 参考增益代码列表, 将增益 =1 写入, 在 BASE+2 地址填写 PCI-1711 用户手册

48 C.6 MUX 控制 - BASE+4 和 BASE+5 表 C.8: 多路器控制寄存器 写 MUX 控制 Bit # BASE+5 CH3 CH2 CH1 CH0 BASE+4 CL3 CL2 CL1 CL0 CL3 ~ CL0 起始扫描通道编号 CH3 ~ CH0 停止扫描通道编号 设置模拟量输入通道 n 的增益代码时, 用户需要将 MUX 起始和停止通道编号设置为通道 n 以防发生意外错误 事实上,BASE+4 bit 3 ~ bit 0,CL3 ~ CL0 作为用户程序进行 A/D 通道设置时的指针, 指向 SRAM 中通道 n 的地址 ( 请参考 C.5) 注意! 建议用户向寄存器 BASE+2 写入时设置相同的起始和停止通道 否则,A/ D 触发源开始时, 多路器会持续不断在通道间扫描, 范围设置也许会设置到一个意外通道中 请确认 A/D 转换已关闭以免发生此类错误 只写寄存器 BASE +4 和 BASE+5 控制多路器 (MUX) 如何扫描 BASE+4 bit 3 ~ bit 0,CL3 ~ CL0 包含起始扫描通道编号 BASE+5 bit 3 ~ bit 0,CH3 ~ CH0 包含停止扫描通道编号 自动向这两个寄存器写入会初始化 MUX 的扫描范围 每个 A/D 转换触发都会将 MUX 设置到每个通道 在持续不断的触发过程中,MUX 会从起始通道开始扫描, 一直到停止通道, 然后继续重复 下面示例是 MUX 的扫描顺序 示例 1 如果起始扫描输入通道是 AI3 停止扫描输入通道时 AI7, 那么扫描顺序为 AI3 AI4 AI5 AI6 AI7 AI3 AI4 AI5 AI6 AI7 AI3 AI4 示例 2 如果起始扫描输入通道是 AI3 停止扫描输入通道时 AI2, 那么扫描顺序为 AI13 AI14 AI15 AI0 AI1 AI2 AI13 AI14 AI15 AI0 AI1 AI2 AI13 AI14 PCI-1711 用户手册 42

49 C.7 状态寄存器 - BASE+6 和 BASE+7 寄存器 BASE+6 和 BASE+7 提供了 A/D 配置和操作信息 表 C.9: 状态寄存器 写控制寄存器 Bit # BASE + 6 CNT0 ONE/FH IRQEN GATE EXT PACER SW BASE+6 的状态寄存器的内容和控制寄存器一样 F/E FIFO 空标志位该位表示 FIFO 是否为空 1 表示 FIFO 为满 F/H FIFO 半满标志位该位表示 FIFO 是否为半满 1 表示 FIFO 为半满 F/F FIFO 全满标志位该位表示 FIFO 是否为全满 1 表示 FIFO 为全满 IRQ 中断标志位该位表示中断状态 1 表示中断已发生 C 寄存器架构和格式 43 PCI-1711 用户手册

50 C.8 控制寄存器 - BASE+6 只写寄存器 BASE+6 允许用户设置一个 A/D 触发源和中断源 表 C.10: 控制寄存器 读 控制寄存器 Bit # BASE+7 IRQ F/F F/H F/E BASE+6 CNT0 ONE/FH IRQEN GATE EXT PACER SW SW PACER EXT 软件触发启用位 1 启用 ; 0 禁用 脉冲触发启用位 1 启用 ; 0 禁用 外部触发启用位 1 启用 ; 0 禁用 注! 用户不能同时启用 SW PACER 和 EXT GAT IRQEN ONE/FH CNT0 外部触发门控功能启用位 1 启用 ; 0 禁用 中断启用位 1 启用 ; 0 禁用 中断源位 A/D 转换发生时,0 中断 FIFO 为半满状态时,1 中断 计数器 0 时钟源选择位 0 计数器 0 的时钟源来自内部时钟 (1 MHz) 1 计数器 0 的时钟源来自外部时钟 ( 最高可达 10 MHz) C.9 清除中断和 FIFO - BASE+8 和 BASE+9 向这两个字节中的任意一个写入数据都会清除中断或 FIFO 表 C.11: 清除中断和 FIFO 寄存器 写 清除中断和 FIFO Bit # BASE+9 清除 FIFO BASE+8 清除中断 PCI-1711 用户手册 44

51 C.10 D/A 输出通道 0 - BASE+10 和 BASE+11 只写寄存器 BASE+10 和 BASE+11 接收数据用于 D/A 通道 0 输出 PCI-1731 PCI-1731 没有 D/A 功能 PCI-1711 表 C.12:D/A 通道 0 数据寄存器 写 D/A 输出通道 0 Bit # BASE+11 DA11 DA10 DA9 DA8 BASE+10 DA7 DA6 DA5 DA4 DA3 DA2 DA1 DA0 DA11 ~ DA0 数字转模拟数据 DA0 D/A 数据的 LSB DA11 D/A 数据的 MSB C.11 D/A 输出通道 1 - BASE+12 和 BASE+13 只写寄存器 BASE+12 和 BASE+13 接收数据用于 D/A 通道 1 输出 PCI-1731 PCI-1731 没有 D/A 功能 PCI-1711 C 寄存器架构和格式 表 C.13:D/A 通道 1 数据寄存器 写 D/A 输出通道 1 Bit # BASE+13 DA11 DA10 DA9 DA8 BASE+12 DA7 DA6 DA5 DA4 DA3 DA2 DA1 DA0 DA11 ~ DA0 数字转模拟数据 DA0 D/A 数据的 LSB DA11 D/A 数据的 MSB 45 PCI-1711 用户手册

52 C.12 D/A 参考控制 - BASE+14 只写寄存器 BASE+14 允许用户设置 D/A 参考源 PCI-1731 PCI-1731 没有 D/A 功能 PCI-1711 表 C.14:D/A 参考控制寄存器 写 D/A 参考控制 Bit # BASE+15 BASE+14 DA1_I/E DA1_5/10 DA0_I/E DA0_5/10 DA0_5/10 DA0_I/E DA1_5/10 DA1_I/E D/A 输出通道 0 的内部参考电压 0-5 V 1-10 V D/A 输出通道 0 的内部或外部参考电压 0 内部源 1 外部源 D/A 输出通道 1 的内部参考电压 0-5 V 1-10 V D/A 输出通道 1 的内部或外部参考电压 0 内部源 1 外部源 C.13 数字 I/O 寄存器 - BASE+16 和 BASE+17 PCI-1711/1731 提供了 16 个数字输入通道和 16 个数字输出通道 这些 I/O 通道使用地址 BASE+16 和 BASE+17 中的输入和输出端口 表 C.15: 数字量输入寄存器 读 数字量输入 Bit # BASE+17 DI15 DI14 DI13 DI12 DI11 DI10 DI9 DI8 BASE+16 DI7 DI6 DI5 DI4 DI3 DI2 DI1 DI0 表 C.16: 数字量输出寄存器 写 数字量输出 Bit # BASE+17 DO15 DO14 DO13 DO12 DO11 DO10 DO9 DO8 BASE+16 DO7 DO6 DO5 DO4 DO3 DO2 DO1 DO0 注! 数字量输出通道的默认配置是逻辑 0 由于系统开启状态设置为默认值, 在系统开启或重启过程中, 这样默认配置能够防止损坏外部设备 PCI-1711 用户手册 46

53 C.14 可编程定时器 / 计数器寄存器 - BASE+24 BASE+26 BASE+28 和 BASE+30 这 4 个寄存器 BASE+24 BASE+26 BASE+28 和 BASE+30 用于 82C54 可编程定时器 / 计数器 有关详细信息, 请参考附录 D 82C54 计数器功能 注! 用户必须使用一个 16-bit (Word) 命令来读取 / 写入每个寄存器 C 寄存器架构和格式 47 PCI-1711 用户手册

54 PCI-1711 用户手册 48

55 附录 D D82C54 计数器功能

56 D.1 Intel 82C54 PCI-1711/1731 采用 Intel 82C54 兼容可编程间隔定时器 / 计数器芯片 流行的 82C54 提供了 3 个独立的 16-bit 计数器, 分别是计数器 0 计数器 1 和计数器 2 每个计数器都有一个时钟输入 控制门和一个输出 用户可对每个计数器进行编程, 计数器值的范围为 2 ~ C54 芯片的最大输入时钟频率为 10 MHz PCI-1711/1731 通过板载晶体振荡器为计数器芯片提供了 10 MHz 的输入频率 D.1.1 计数器 0 在 PCI-1711/1731 板卡中, 计数器 0 可以是一个 16-bit 的定时器或一个事件计数器, 由用户选择决定 当时钟源设置作为一个内部源时, 计数器 0 是一个 16-bit 的定时器 ; 当时钟源设置为一个外部源时, 计数器 0 则是一个事件计数器并且时钟源来自 CNT0_CLK 计数器由 CNT0_GATE 控制 当 CNT0_GATE 输入为高时, 计数器 0 就开始计数 D.1.2 计数器 1 & 2 计数器 1 和 2 通过级联为脉冲触发提供了一个 32-bit 定时器 计数器 2 输出 (PACER_OUT) 的低到高触发沿会触发一个 A/D 转换 同时, 用户可以将这个信号作为其它应用的同步信号 D.2 计数器读 / 写和控制寄存器 82C54 可编程间隔定时器采用地址 BASE + 24 (Dec) BASE + 26 (Dec) BASE + 28(Dec) 和 BASE + 30(Dec) 的 4 个寄存器用于读 写和计数器控制功能 寄存器功能如下 : 寄存器 BASE + 24 (Dec) BASE + 26 (Dec) BASE + 28 (Dec) BASE + 30 (Dec) 功能计数器 0 读 / 写计数器 1 读 / 写计数器 2 读 / 写计数器控制字 由于 82C54 计数器采用 16-bit 架构, 读写数据的每个过程都分成一个最低有效字节 (LSB) 和一个最高有效字节 (MSB) 为了避免这种错误, 用户最好进行成对读写动作并且保持字节顺序 控制寄存器的数据格式如下 : BASE+30 (Dec)82C54 控制标准模式 Bit D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 值 SC1 SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0 BCD PCI-1711 用户手册 50

57 描述 : SC1 & SC0 选择计数器计数器 SC1 SC 回读命令 1 1 RW1 & RW0 选择读 / 写操作操作 RW1 RW0 计数器锁存器 0 0 读 / 写 LSB 0 1 读 / 写 MSB 1 0 先读 / 写 LSB, 然后读 / 写 MSB 1 1 M2 M1 & M0 选择操作模式 M2 M1 M0 模式 说明 停止终止计数 可编程单次生成 X 波特率发生器 X 矩形波波特率发生器 软件触发选通 硬件触发选通 D 82C54 计数器功能 BCD 选择二进制或 BCD 计数 BCD 类型 0 二进制计数 16-bits 1 二进制码十进制 (BCD) 计数 如果用户将设备设置为二进制计数, 那么计数可为 0 ~ 之间的任何数字 ; 如果用户将设备设置为 BCD ( 二进制码十进制 ) 计数, 那么计数可为 0 ~ 9999 之间的任何数字 如果用户将 SCA 和 SC0 bits 都设置为 1, 计数器控制寄存器就处于回读命令模式 控制寄存器数据格式就会变为 : BASE + 30 (Dec)82C54 控制回读模式 Bit D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 值 1 1 CNT STA C2 C1 C0 X 51 PCI-1711 用户手册

58 CNT = 0 STA = 0 C2 C1 & C0 所选计数器的锁存计数 所选计数器的锁存状态 选择计数器用于回读操作 C2 = 1 选择计数器 2 C1 = 1 选择计数器 1 C0 = 1 选择计数器 0 如果 SC1 和 SC0 设置为 1,STA 设置为 0, 那么 C2 和 C0 选择的寄存器就包含了能偶显示寄存器状态的字节 计数器读 / 写寄存器的数据格式就会变为 : BASE+24/26/28 (Dec) 状态回读模式 Bit D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 值 OUT NC RW1 RW0 M2 M1 M0 BCD OUT 计数器输出的当前状态 NC 当写入计数器寄存器的最后一个计数加载至计数元件时, 空计数为 1 D.3 计数器操作模式 D.3.1 模式 0 - 停止终止计数 当用户设置为这种模式时, 输出最初为低 当用户把计数加载至所选计数寄存器后, 输出仍然保持低并且计数器会开始计数 当计数器到达终止计数时, 输出会达到高并且持续保持高的状态, 直到用户重新加载别的模式或一个新的计数值 当到达终止计数时, 计数器会持续递减 在计数过程中, 重新向计数寄存器进行写入操作将会导致以下结果 : 1. 向第一个字节进行写入操作停止当前计数 2. 向第二个字节进行写入操作开始新的计数 D.3.2 模式 1 - 可编程单次生成 当用户设置为这种模式时, 输出最初为高 输出会在门输出的上升沿之后的计数开始变为低 然后, 在终止计数时变为高 如果在输出为低时用户加载一个新的计数值, 那么在成功触发之前, 新的值不会影响单词脉冲的间隔 用户可在任何时间读取当前计数, 而不会影响单次脉冲 单次脉冲式可触发的, 因此在门控制的任何上升沿之后输出都会保持低用于满计数 D.3.3 模式 2 - 波特率发生器 输出会在输入时钟的一个周期内保持为低 从一个输出脉冲到下一个输出脉冲之间的时间等于计数寄存器上的输入计数数量 如果用户在输出脉冲之间重新加载计数寄存器, 当前周期不会受影响, 但是其后的周期就会反应该值 当门输入为低时, 会强制输出为高 当们输入为高时, 计数器会从初始计数开始计数 因此用户可以使用门输入来同步计数器 在这种模式下, 输出会一直保持高只到用户加载计数寄存器 用户也可通过软件同步输出 PCI-1711 用户手册 52

59 D.3.4 模式 3 - 矩形波发生器 这种模式与模式 2 类似 但是, 输出会一直保持为高直到一半计数已经完成 ( 适用于即可实现这种模式 当计数器到达终止计数时, 输出状态发生改变 计数器重新加载满技术, 整个过程重复 如果计数为计数并且输出为高, 那么第一个时钟脉冲 ( 计数加载之后 ) 将计数以 1 递减 随后的始终脉冲以 2 递减 超时之后, 输出会保持为低, 同时满计数会重新加载 第一个时钟脉冲 ( 重新加载之后 ) 将计数以 3 递减 随后的时钟脉冲以 2 递减, 直到超时, 然后整个过程重复 这样, 如果计数为奇数,(N+1)/2 奇数时输出为高,(N-1)/ 2 计数时输出为低 D.3.5 模式 4 - 软件触发选通 当用户设置为这种模式时, 输出为高 当计数加载时, 计数器会开启计数, 到终止计数时, 输出会在一个输入时钟周期内变为低, 然后重新变为高 如果用户在计数期间重新加载计数寄存器, 新的计数会在下一个 CLK 脉冲时加载 门输入为低时, 计数将会被禁止 D.3.6 模式 5 - 硬件触发选通 触发输入的上升沿之后, 计数器会开始计时 当到达终止计数时, 计数器会在一个时钟周期内变为低 计数器为可触发 D.4 计数器操作 D 82C54 计数器功能 D.4.1 读 / 写操作 首次向每个计数器写入计数之前, 用户必须首先指定读 / 写操作类型 操作模式和控制字节的计数类型, 并且将控制字节写入控制寄存器 [BASE + 30(Dec)] 由于控制字节寄存器和所有 3 个读 / 写寄存器有各自独立的地址, 并且每个控制字节都指定其适用的计数器 ( 通过 SC1 和 SC0), 因此无需任何操作顺序指示 计数器支持任何遵循 82C54 协定的编程顺序 计数器操作有以下三种类型 : 读取 / 加载 LSB 读取 / 加载 MSB 并且读取 / 加载 MSB 之后的 LSB 用户必须进行成对读 / 写操作并保持字节顺序 D.4.2 计数器回读命令 82C54 计数器回读命令使用户能够检查计数值 编程模式和所选计数器的输出针脚和空计数标志位的当前状态 用户将这个命令写入控制寄存器, 其格式请参考本章最开始的内容 回读命令能够锁存多个计数器输出值 只要将 CNT bit 设置为 0 并且选择所要的计数器即可 这种命令在功能上等同于多个计数器锁存命令, 每个命令用于一个计数器锁存 通过将 STA bit 设置为 0, 回读命令还能够锁存所选计数器的状态信息 状态信息必须锁存为读取状态 ; 计数器的状态可通过计数器的读取访问 计数器状态格式请参考本章最开始的内容 D.4.3 计数器锁存状态 用户经常需要在不干扰计数进程的情况下读取计数器的值 将某个特定计数器的计数值锁存后, 用户即可读取计数器值 82C54 支持计数器锁存模式的方法有以下两种 : 第一, 将 RW1 和 RW0 设置为 0 这种方法将所选计数器的计数所存在一个 16-bit 的保持寄存器中 ; 第二, 在回读命令下执行锁存操作 将 SC1 和 SC0 设置为 1, 将 CNT 设置为 0 第二种方法的优点在于可以同时操作多个计数器 之后对所选计数器的读取操作将会获取锁存值 53 PCI-1711 用户手册

60 使用前请检查核实产品的规格 本手册仅作为参考 产品规格如有变更, 恕不另行通知 未经研华公司书面许可, 本手册中的所有内容不得通过任何途径以任何形式复制 翻印 翻译或者传输 所有的产品品牌或产品型号均为公司之注册商标 Advantech Co., Ltd. 2010