Цифровой ввод/вывод

В компьютерных ССД цифровые интерфейсы часто используются для управления процессами, генерации сигналов для тестирования и для взаимодействия с периферийным оборудованием. Во всех этих задачах важными параметрами являются количество доступных цифровых линий, их пропускная способность и скорость считывания и записи данных. Если цифровые линии используются для управления такими процессами как включение/выключение нагревательных элементов, двигателей или ламп, то высокая скорость передачи данных, как правило, не требуется, поскольку такое оборудование работает не очень быстро. Количество цифровых линий, конечно, должно совпадать с числом управляемых процессов. В каждом из этих примеров ток, требуемый для включения и выключения устройств, должен быть меньше, чем возможный ток возбуждения устройства. Цифровой ввод/вывод также используется в промышленных приложениях для проверки состояния переключателей или для определения уровня напряжения. Кроме того, цифровые каналы применяются для высокоскоростного квитирования или для простых методов передачи данных.

При применении соответствующих модулей согласования цифровых сигналов можно использовать слаботочные сигналы ТТЛ к/от оборудования СД для наблюдения/управления сигналами высокого напряжения или тока в промышленных установках или для управления внешними реле. К примеру, напряжение, требуемое для того, чтобы открыть или закрыть большой клапан может составлять примерно 100 В при переменном токе с амплитудой 2 А. Поскольку выход прибора цифрового ввода/вывода даёт от 0 до 5 В при постоянном токе в несколько миллиампер, следует использовать модуль согласования сигналов SCXI для создания сигнала управления клапаном.

Цифровой ввод/вывод часто используется для передачи данных между компьютером и различным оборудованием, например, регистраторами данных, устройствами обработки данных и принтерами. Поскольку это оборудование передаёт данные порциями в 1 байт (8 бит), цифровые линии на встраиваемых приборах цифрового ввода/вывода сгруппированы по 8 штук. Кроме того, некоторые платы, поддерживающие цифровые операции, имеют цепи квитирования для нужд задач синхронизации. Число каналов, скорость передачи данных, возможность квитирования являются важными характеристиками прибора и должны выбираться с учётом требования задачи.

Синхронизирующие входы/выходы

Счётчики/таймеры используются во многих приложениях, в том числе для счёта цифровых событий, цифрового импульсного тактирования, генерации меандров и импульсов. Все эти механизмы реализуются с помощью трёх сигналов – строба, источника и выхода.

· Строб – цифровой вход, используемый для включения и выключения счётчика.

· Источник – цифровой вход, при переключении которого счётчик увеличивает своё значение. Таким образом, этот цифровой вход обеспечивает временную развёртку для операций со счётчиком.

· Выход – генерирует цифровые меандры и импульсы на линии вывода.

Наиболее важными характеристиками счётчиков/таймеров являются разрешение и тактовая частота. Разрешение – это число разрядов счётчика. Более высокое разрешение просто означает, что счётчик может считать до большего числа. Тактовая частота определяет максимальную скорость, с которой можно переключать цифровой вход источника. При большей тактовой частоте счётчик считает быстрее и, таким образом, может фиксировать более высокочастотные сигналы на входе и генерировать более высокочастотные импульсы и меандры на выходе. Например, счётчик/таймер DAQ-STC, используемый на устройствах СД Е-серии, имеет 16- и 24-битные счётчики с тактовой частотой 20 МГц. Счётчик/таймер NI-TIO, используемый на приборах NI 660x, имеет восемь 32-битных счётчиков с максимальной тактовой частотой 80 МГц.

DAQ-STC является специализированной интегральной схемой, разработанной специально для приложений сбора данных. Схема DAQ-STC сильно отличается от других коммерческих чипов счётчиков/таймеров, которые обычно используются в устройствах СД. Например, DAQ-STC является реверсивным счётчиком/таймером. Это означает, что он может использовать дополнительные внешние цифровые сигналы для счета в прямом или обратном направлении в зависимости от их уровня. Этот тип счётчиков/таймеров может использоваться для определения положения с помощью вращательных и линейных энкодеров. Другие специальные функции включают в себя генерацию буферизованной последовательности импульсов, синхронизацию для эквивалентных временных выборок, создание относительных временных меток и мгновенное изменение скорости оцифровки.

NI-TIO, применяемая в устройствах NI 660x, также является специализированной интегральной схемой, созданной для решения задач синхронизации. Она обладает всей функциональностью счётчиков/таймеров DAQ-STC и некоторыми дополнительными особенностями, совместимость с энкодерами, антидребезговые фильтры и возможность разделения фронтов двух сигналов.