3. Архитектура и технические характеристики встраиваемых плат цифрового ввода/вывода

Цифровой в/в часто используется в системах сбора данных для управления процессами, генерации цифровых кодов для тестирования (например, пользовательских чипов и т.д.), и для взаимосвязи с периферийным оборудованием. В каждом случае наиболее важными параметрами являются:

• Кол-во цифровых линий

• Макс. тактовая частота

• Нагрузочная способность

Если цифровые линии используются для управления такими событиями как включение и выключение нагревателей, двигателей, ламп и т.п., то высокое быстродействие плат цифрового в/в не требуется. Однако число цифровых линий должно, по крайней мере, Соответствовать количеству объектов управления. Кроме того, с соответствующим модулем преобразования цифровых сигналов можно управлять сигналами с высоким напряжением и током с помощью обычных ТТЛ-сигналов.

К дополнительным возможностям плат цифрового в/в можно отнести handshaking.

В качестве примера можно привести характеристики семейства плат цифрового в/в фирмы National Instruments, которая является лидером в производстве плат сбора данных:

• Кол-во цифровых линий - 8..96

• Fтакт. - до 20МГц

• Тип линий - ТТЛ/КМОП

Для организации высокоскоростного цифрового в/в (до 80 Мб/с) фирмой разработан чип интерфейса шины PCI, который поддерживает режим прямого без вмешательства процессора ПДП из распределенных по ОЗУ фрагментов памяти.

П о своей архитектуре платы цифрового ввода/вывода представляют собой как правило один функциональный блок, выполненный на основе специализированного ПЛИС чипа, который обеспечивает интерфейс с магистралью компьютера и дополнительно стандартные микросхемы портов (напримеор 8255) для расширения количества цифровых линий.

4. Архитектура компьютерных систем сбора и обработки данных.

Компьютерные ССОД могут быть построены на различных платформах, с использованием различной аппаратуры, однако общее свойство всех современных компьютерных ССОД - это неизбежный переход на технологию виртуальных приборов (ВП). Среди всех современных ССОД можно выделить 3 основные архитектуры по классам используемой аппаратуры сбора данных:

1. Архитектура, основанная на компьютерном управлении традиционными приборами с использованием протокола GPIB

В данной архитектуре ПК управляет внешними приборами с помощью протокола GPIB, и также может выполнять обработку и представление данных. Такая архитектура не имеет особых преимуществ, по сравнению с остальными, по следующим причинам:

2. высокая стоимость приборов, входящих в ССОД

3. низкая пропускная способность протокола GPIB (8 Мб/с теор., 2-3 Мб/с практ.)

Единственным аргументом в пользу данной архитектуры может служить наличие большого парка приборов, работающих в интерфейсе GPIB.

4. Архитектура, основанная на встраиваемых платах сбора данных

Данная архитектура является основной для построения ВП. К преимуществам данной архитектуры можно отнести максимальную гибкость системы, возможность высокоскоростного сбора данных (до 132 Мб/с для шины PCI), низкая стоимость системы.

Отдельно можно выделить близкий к данному классу класс ССОД, основанный на применении внешних плат или модулей, подключаемых к компьютеру через коммуникационные порты (RS232C, параллельный порт и т.д.).

Эти системы в принципе реализуют все преимущества систем со встраиваемыми платами, за исключением возможности высокоскоростного ввода данных, возможности которого ограничены низкой пропускной способностью коммуникационных портов.

5. модульная архитектура ССОД на основе стандартов PXI, VXI

Эта архитектура также основана на архитектуре современного компьютера, но компьютер здесь представлен встраиваемыми с основное шасси системным модулем, подобным модулям сбора данных. Для работы с системой используются обычный монитор и вся прочая периферия.

Данные системы выполнены, как правило, с учетом жестких индустриальных требований и, так же, как и предыдущий класс нацелены на использование технологии ВП и соответственно всеми преимуществами ВП.