5. Архитектура и технические характеристики многофункциональных встраиваемых плат сбора.

Одним из самых распространенных и экономически эффективных типов встраиваемых плат сбора данных являются многофункциональные платы сбора данных. Это обусловлено тем, что многофункциональные платы позволяют осуществлять все основные операции ввода/вывода сигналов и, следовательно, могут использоваться для широкого круга приложений.

Основными операциями в/в сигналов, осуществляемыми многофункциональными платами сбора данных, являются:

• многоканальный в/в аналоговых сигналов

• цифровой в/в

• таймерные операции

рассмотрим подробнее структуру функциональных блоков, выполняющие эти операции

0. аналоговый ввод

Для организации многоканального аналогового ввода в многофункциональных платах сбора данных применяется следующая архитектура:

Такая архитектура аналогового ввода позволяет получить большое число входных каналов (до64) при использовании всего одного инструментального усилителя и АЦП. Недостатком является ограничение максимальной частоты дискретизации входных сигналов из-за использования одного АЦП и конечного времени установления инструментального усилителя при переключениях между каналами. Основные технические характеристики данной архитектуры:

0. число каналов - 8..64

1. разрядность АЦП - 12..16

2. Макс. Fдискр. - 1..1,25 МГц

Для организации высокоскоростного ввода данных необходимо применение другой архитектуры, где каждый канал имеет собственные усилитель и АЦП. Такое решение позволяет достичь максимальной частоты дискретизации до 5 МГЦ на канал. Основные технические характеристики данной архитектуры:

0. число каналов - до 4

1. разрядность АЦП - 12

2. Макс. Fдискр. - 5 МГц

Более высокой частоты дискретизации входных сигналов можно достичь в специализированных высокоскоростных платах аналогового ввода.

0. аналоговый вывод

Для организации аналогового вывода сигналов используется несколько ЦАП (как правило - 2), каждый из которых представляет собой отдельный канал аналогового ввода. Основные технические характеристики:

0. число каналов - 1..2

1. разрядность ЦАП - 12..16

2. Макс. Fдискр. - 5 МГц

Кроме того, в каналах аналогового ввода имеется возможность подачи произвольного опорного напряжение, что позволяет реализовать АИМ сигналов.

0. цифровой в/в

Цифровой в/в является необходимым атрибутом всех многофункциональных встраиваемых плат сбора данных. Он организуется либо в виде N независимых линий, либо в виде нескольких многоразрядных портов. Разрядность и архитектура цифрового в/в варьируется в очень широких пределах даже в семействе плат одного изготовителя, поэтому представить какую-либо типичную для большинства плат конфигурацию цифрового в/в представляется затруднительным.

0. таймерные операции

Таймерные операции, выполняемые с помощью встроенных на платах таймеров/счетчиков (ТС), представляют из себя измерение временных интервалов, частоты, подсчет числа внешний событий, генерацию временных импульсов и т.д. ТС могут быть настроены как на ввод сигналов, так и на вывод. Основными характеристиками ТС являются разрядность и максимальная тактовая частота, определяющая разрешающую способность ТС по времени. В качестве примера можно привести характеристики контроллера временных интервалов DAQ-STC фирмы National Instruments , в состав которого входят 2 пользовательских ТС:

0. разрядность - 24

1. Макс. Fтакт. - 20МГц

Как правило, большинство многофункциональных встраиваемых плат сбора данных обладают следующими возможностями:

0. наличие собственного референсного источника напряжения

1. самокалибровка с занесением калибровочных констант в EEPROM поддержка режимов DMA (в том числе и режима PCI scatter-gather bus mastering)

Технически платы выполняются в виде единого законченного устройства, однако, некоторые производители (например, Intelligent Instrumentation) выпускают платы со сменными модулями в/в сигналов, которые вставляются в специальные слоты на самой плате. Это повышает возможности конфигурирования системы.