mp424数据采集卡说明文档格式.docx
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开关量部分的原理10
三、安装与连接11
安装11
信号连接注意事项11
连接器插座定义11
配套端子板13
常用信号的连接处理13
四、软件14
软件安装与说明14
软件说明14
驱动安装15
接口函数说明16
设备操作函数16
AD操作函数16
AD操作步骤18
开关量操作函数18
VC程序编程说明19
VB程序编程说明20
LabVIEW程序编程说明21
Delphi程序编程说明21
五、附录23
MP424示意图:
23
测试23
一、MP424说明
MP424板简介
MP424是一款USB2.0总线4路并行AD,12位采集模块,主要面向同步高速信号测量测量。
MP424支持全速、连续大容量采样,可以直接将采样信号缓冲在PC内存中,采样长度可以软件设置,最大采样长度512M点/通道(等效500秒的采样时间,对应需要至少2.5GPC内存),采样结束后,用户可以分段将数据读出。
MP424具有4路并行采样输入、开关量8路输入/8路输出。
采用USB总线,支持即插即用。
MP424的所有功能设置都可以通过软件控制,不需要硬件跳线。
AD部分采用软件自动零点、满度校正技术,可以有效避免输入零点误差。
●AD:
4个1MHz12位AD并行采样,输入5/±
5伏。
●AD工作模式:
软件或外部触发启动。
采样速度可以由16位定时器控制(基准时钟20MHz)。
●开关量:
8入/8出,5伏电平。
注:
1.MP424必须工作在USB2.0接口条件下。
2.一台计算机只能连接一个MP424模块。
相关产品:
MP420:
USB总线,12位16路400KHzAD。
MP421:
12位16路1000KHzAD。
MP422:
16位200KHz波形采集模块。
MP425:
14位8路无相差AD,80KHz/通道。
性能参数
AD部分
AD参数:
⏹4路并行AD,单端输入。
每路输入电压:
5伏±
5伏,软件控制。
⏹AD转换器:
4片12位AD,速度1MHz/路。
⏹通道输入阻抗:
1兆欧姆。
⏹输入插座:
4个Q6插座。
⏹系统精度:
±
0.2%FSR。
⏹分辨率:
12位。
⏹噪音(峰值):
小于±
2LSB(典型,500个采样点)
⏹输入耐电压:
-9V-+9V,瞬间±
20伏。
AD工作模式
⏹启动模式:
软件或外部硬件触发启动。
硬件触发可以选择上升或下降边沿触发。
触发输入为数字信号。
⏹触发输入连接器:
Q6插座。
⏹采样速度控制:
16位定时器,基准时钟20MHz,分辨率50nS。
⏹采样及数据模式:
连续采样到PC内存中,采样长度受PC物理内存限制,最大可用采样长度512M点/通道。
(注:
存储数据需要的PC内存容量=采样长度x4x2)。
采样过程中,用户可以查询已经完成的采样长度。
采样结束后,用户可以分段读出采样数据。
定时器及外部触发信号
⏹16位定时器的数据范围20-65535,用户可以以50nS的步长连续设置采样速度,等效速度:
1MHz–300Hz。
⏹外部触发为数字信号触发输入,兼容TTL电平及3伏电平。
内部通过10K电阻上拉到3.3V电压。
⏹触发输入:
高电平大于2V,低电平小于0.8V。
输入范围:
0-5伏。
开关量输入输出
⏹8路输入通道(DI0-DI7),性能:
1.输入电压:
TTL电平,兼容3伏电平。
2.高电平:
大于2伏。
3.低电平:
小于0.8伏。
4.输入电压范围:
⏹8路输出通道(DO0-DO7),性能:
1.输出电压:
5伏电平,兼容TTL电平。
大于2.5伏。
小于0.5伏。
4.最大输出电流:
20毫安/路。
5.开关量输出上电自动清零。
⏹插座:
20脚扁平电缆插座
⏹开关量的输入/输出速度:
2000-5000次/秒(USB2.0)
软件支持
1.操作系统支持win98/win2000/winXP
2.开发包:
驱动程序、DLL库函数
3.例子:
MFC、VB、Labview
4.测试程序(MFC)
位置:
光盘的\USB\MP424目录。
硬件标准
⏹总线:
符合USB2.0标准。
⏹工作电流:
小于500mA。
⏹电源:
USB供电,可以选择外部电源供电。
⏹外部电源输入电压:
5伏,±
5%。
⏹内部板卡尺寸:
9cmx11cm
二、原理说明
简介
MP424采用USB2.0接口,控制接口采用Cypress公司的CY68013芯片,提供13MByte/s的高速通讯速率。
AD部分接口采用GPIF与FIFO接口,数据自动传输、无需板上CPU干预,内部数据传输速率可以达到20MByte/s。
采用大规模门阵列:
20万门FPGA设计,就有更高的稳定性及功能扩充能力。
AD转换器采用4片12位AD并行工作,支持最大速度1000KHz/通道的连续采集。
采集信号连续存储在PC内存中,最大支持512M采样点/通道(需要2G的额外PC内存)。
通过修改DLL库,可以支持更大的采样长度(前提是PC具有足够的内存)。
用户可以在采样过程中查询采样状态,如:
已经采集的数据长度,内存是否溢出,同时可以随时停止采样。
采样结束后,可以分批读出采样数据。
采样启东可以由软件或外部硬件触发启动。
MP424开关量提供2个8位I/O口:
8输入/8输出。
输出上电自动清零。
采样过程中,不支持读出数据,因为MP424全速采样时已经占用过多资源,无法同时处理数据读出。
原理框图:
CH0
CH1
CH2USB2.0接口
CH3
触发输入
8路DI
8路DO
模拟输入及AD数据计算
模拟输入
MP424具有4路单端模拟输入,输入阻抗1兆欧姆,每个通道可以独立通过函数MP424_AD_Gain设置输入范围5或±
输入具有过压保护,可以承受瞬时±
20伏的电压。
单端输入指:
输入为一条输入信号线,信号输入电平幅度相对于地线为参考。
自动校正
MP424采用自动校正技术,用户通过调用MP424_AD_Cal函数对4个输入通道进行校正操作。
注意:
在上电后,用户必须进行一次MP424_AD_Cal操作,否则转换数据误差将极大。
建议用户每间隔60-120分钟进行一次MP424_AD_Cal操作,以自动减小零点及增益误差。
AD转换数据格式与计算
AD采样的数据按从通道0开始到通道3结束的通道扫描顺序,循环存放,如下:
Ch0,ch1,ch2,ch3…….Ch0,ch1,ch2,ch3,……结束
MP424函数在将数据发送给客户时已经按照顺序将数据存放到客户指定的数组中了(32位长整形,其中低16位为AD采样结果)。
MP424采用DAfifo(动态异步缓存)接口,容量为512Kword。
采样数据不断的写入FIFO中,GPIF接口与PC的BULKREAD指令自动保持FIFO中的数据不超过512K,当发生读入数据操作时,GPIF接口自动将FIFO中所有的数据传输到计算机中。
如果没有及时读出数据,FIFO将溢出,数据队列顺序会打乱(新进入的数据将冲掉最先写入的数据)。
如果出现FIFO溢出,只能靠提高计算机速度或降低采样速度或扩大存储器容量来弥补。
用户在应用MP424_AD_Poll函数判断转换结束后,调用MP424_AD_Stop停止采样,然后调用MP424_AD_Read函数顺序读出采样数据,每次读出的长度(每通道的长度)用户可以软件指定,所有读出调用指定长度的和应该小于采样长度(每通道的长度)。
用户可以通过调用MP424_AD_ReadEnd函数中止读入操作。
每次用户完成读入操作后,必须进行一次中止读入操作调用,以释放MP424采样时占用的内存空间。
数据格式:
每4组读出数据data的低16位(D15-D0)对应输入通道0-3号有效数据,定义如下:
通道0(ch0)
D15
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
AD11
AD10
AD9
AD8
AD7
AD6
AD5
AD4
AD3
AD2
AD1
AD0
DI1
DI0
通道1(ch1)
DI3
DI2
1
通道2(ch2)
DI5
DI4
通道3(ch3)
DI7
DI6
-D15-D0:
16位数据的从高到低位。
-AD11-AD0:
12位采样数据,(MSB-LSB)。
-DI7-DI0:
开关量输入通道7-0号。
12位转换数addata范围为0~4096,对应电压计算:
设:
addata=16位读出数据data/16(注意:
16位数据高12位有效)。
电压计算方法:
电压0-5伏输入:
V=addata*5000.0/4095.0(mV)
电压±
5伏输入:
V=(addata-2048)*5000.0/2048.0(mV)
开关量记录功能:
MP424的读出数据data的D3、D2位标志了开关量输入通道的状态,由于每次AD转换得到4组结果(通道0-3号),因此可以记录8个输入通道的状态,速度与采样速度相同。
利用这些标志用户可以完成如下功能:
⏹充当开关量信号的实时状态记录及采集
标志信号随AD数据一同提供给客户,因此可以在处理或纪录模拟信号的同时对8路标志信号进行处理。
⏹测量信号的频率、周期及相关时间参数。
由于标志信号的采集频率或时间间隔与AD同步,因此如果用户应用内部时钟进行采样时,同时精确的纪录了标志信号。
。
用户可以通过计算有效标志信号的之间的点数来确定时间间隔
时间间隔=点数XAD的采样周期。
例如:
采样周期=1uS,标志位在n=100时由0变为1,并在m=1000时变为0。
因此:
信号的正脉冲时间=1uSx(m-n)=1x900=900uS。
通道标志
通道0-3号采样数据data的低2位分别为:
0、1、2、3(低2位计算chn=data逻辑与3),因此可以作为通道顺序判断标志,判断采样数据的顺序是否正常。
AD采样的工作模式
MP424具有多种模式,如下:
1.MP424的启动模式为:
软件启动/外部触发启动。
2.外部触发启动可以选择上升或下降边沿启动。
定时器
MP424的AD启动转换时钟由板上16位定时器控制,MP424_AD_Run()函数的。
内部定时器输入基准时钟为20MHz,周期为50ns(0.05uS),位数:
16位。
定时器数据由MP424_AD_Run()函数的tdata变量(范围20-65535)设置。
定时器为减法计数器,当由用户设置数值tdata减到1时,发出启动脉冲并自动将定时器数据重新设置为tdata。
每次启动,MP424自动同时启动4路AD。
16位数据取值(tdata):
20-65535,对应:
,由此转换周期为:
1uS~3276uS。
转换周期T=0.05*tdata(uS)(设置的16位定时器数据=tdata)
转换频率f=20000/tdata(KHz)
最小转换周期为1uS(tdata=20),最大周期:
3276uS(tdata=65535)
相应的每通道转换频率或速度为:
f=20000/tdata(KHz)tdata:
16位定时器数据。
外部触发
MP424的启动或触发控制分为二种:
软件启动/外部硬件触发,由MP424_AD_Run()函数的trsl位控制,trsl=0:
选择软件触发启动/trsl=1:
选择外部硬件触发启动。
硬件触发的极性可以由设置trpol=0/trpol=1选择为:
上升边沿/下降边沿触发。
外部触发输入为数字电平输入。
软件启动:
指用户发出启动命令后转换自动开始,直到用户发出停止命令而结束。
硬件触发启动:
指用户发出启动命令后,当一个有效的触发到来后AD才开始工作。
采样模式小结
1.转换触发启动:
软件/硬件(trsl=0/1)。
2.硬件触发极性:
上升/下降边沿(trpol=0/1)。
3.定时器设置:
tdata控制转换速度。
开关量部分的原理
MP424开关量提供8个输入及8个输出接口。
所有的输出口在上电初始时为“0”或低电平。
输入接口内部有上拉电阻,如果没有外部输入,读入数据为“1”。
8位输入DI0-DI7由函数MP424_DI()读入。
8位输出DO0-DO7由函数MP424_DO()设置。
输入或输出的32位数据的低8位(D7-D0)有效,分别对应输入或输出通道7-0号。
MP424的DIO为5伏电平,兼容5伏TTL电平,输入可以承受5伏电压,输出高电平通常为2.5伏-5伏。
三、安装与连接
关于USB
用户的计算机必须支持USB2.0接口,MP424不能工作在USB1.1接口标准。
如果没有USB2.0接口,用户可以通过安装扩展卡来实现,具体的价格请咨询您的经销商。
一些品牌的笔记本计算机的供电能力有限,如果MP424因此不能正常工作,请额外配备+5伏电源(注意外部供电电压为5伏±
5%),电源要求必须是稳压电源,输出电流大于500毫安,此外用户也可以另外配置一个USBHUB,将MP424直接连接到HUB上。
用户在应用时请尽量采用随机配备的原装电缆。
如果需要单独配备电缆,请按照以下原则配备:
●电缆要选择粗的电缆以满足供电要求。
●电缆必须满足USB2.0480Mbit/s传输速度的要求。
信号连接注意事项
⏹模拟输入:
1.输入连接电缆必须用屏蔽电缆,电缆的屏蔽外层最好只在一端连接到地线上。
2.模拟信号的地线应该连接到前端的模拟输出的地线上,不能与数字地线混合。
如果需要混合数字、模拟地线,可以将数字地线连接到前端的电源地线上。
3.如果前端信号干扰较大,如电力信号采集应用时,最好将PC机的外壳与前端的地线单独连接。
这样可以避免干扰、高压烧毁MP424。
4.对于高精度、高速采样,要求前端设备输出有尽量低的输出阻抗及高速电流驱动能力。
⏹开关量:
1.开关量输入电平不能低于-0.3V或高于+5V。
2.输出不要对地线、电源短路。
3.输出如果需要驱动大功率设备,为防止干扰应该选用AC144、AC145端子板,将输出与设备隔离。
连接器插座定义
MP424有5个Q6连接器AI1-AI4,TRIG,分别对应模拟输入通道0-3号及触发输入。
一个20脚扁平电缆插座P1,用于开关量连接。
示意图:
P1定义:
说明:
❑DI0-DI7对应开关量输入通道0-7号。
❑DO0-DO7对应开关量输出0-7号。
❑脚:
9,10,19,20地线。
电源插座:
输入电源电压+5伏,范围±
5%,电流:
大于500毫安。
插座极性如下:
地线
+5伏
配套端子板
MP424可以配接如下端子板:
⏹AC145A:
隔离16入/16出端子板。
输入电压0-24伏/输出:
OC输出,驱动电流100毫安(下拉)。
常用信号的连接处理
⏹利用开关量输出驱动继电器
⏹开关量输出驱动光藕
⏹开关量输入隔离
四、软件
本章介绍驱动的安装、动态链接库函数使用方法以及针对MP424的软件开发指导。
请用户在编程前,仔细阅读本手册,了解相关信息。
由于软件可能不断更新,请用户察看光盘中的提示。
测试软件及其他软件的说明见光盘目录:
\USB\MP424
软件安装与说明
软件说明
MP424附带光盘中,提供如下内容:
1.说明书。
2.驱动程序,支持win98/win2000/winXP操作系统。
3.VisaulC++、MFC、VisaulBasic、Delphi、Labview编程实例。
4.MP424测试程序。
由于winNT微软已经不提供支持,不建议使用。
MP424板卡的驱动不支持winNT。
☐在光盘的\USB\MP424\DRIVER目录中包含:
MP424.inf、MP424.sys、MP424.dll、MP424.LIB文件。
✧MP424.inf驱动安装文件。
✧MP424.sys驱动程序。
✧MP424.dll动态链接库。
✧MP424.LIBMSVC的库文件。
☐在光盘的\USB\MP424\VC目录中包含:
✧VC的编程例子
✧编程需要的include(MP424.h)、LIB文件。
☐在光盘的\USB\MP424\MFC目录中包含:
✧MFC的编程例子
✧编程需要的include、lib文件。
☐在光盘的\USB\MP424\VB目录中包含:
✧VB的编程例子
✧VB编程需要的声明模块程序MP424.bas。
☐MP424.EXE:
测试程序。
☐在光盘的\USB\MP424\Delphi目录中包含:
✧Delphi的编程例子
驱动安装
安装方法:
1.将MP424插入一个USB接口。
安装的模块的设备号为“0”。
2.Windows将会显示找到新硬件,可按找到新硬件向导进行下一步
3.选择不搜索软件
4.下一步,选择从列表指定位置安装
5.选择不要搜索,我自己安装驱动
6.下一步,选择从磁盘安装,并指定目录(光盘:
\USB\MP424\DRIVER\MP424.INF),找到MP424.inf文件,进行安装
7.Windows将显示完成添加/删除硬件向导,单击完成即可完成安装过程。
安装后,程序自动将MP424.dll动态链接库程序拷贝到windows系统的system32目录中,用户用也可以自己将DLL拷贝到当前工作目录中。
驱动安装完毕后在\控制面板\系统\设备管理中的USB项目下可以找到MP424。
1.如果需要更新设备驱动,请在硬件设备管理目录下选择MP424-〉按鼠标右键选择属性–〉选择驱动程序–〉选择重新安装驱动程序。
2.当VisaulC++/VisaulBasic例程从CD-ROM复制到硬盘时,属性仍将保持为只读属性,这将影响用户调试程序。
请将属性改为文档属性,这样就可以进行正常的编译、调试工作了。
接口函数说明
本卡以DLL-动态链接库的方式封装了用户在win98/win2000/winXP环境下编程需要的函数。
动态链接库可以被windows环境下的多数编程语言调用,用户只要正确使用调用格式就能正确调用函数。
本手册只提供了VC、VB的调用例子,有关其他语言调用的方法,用户可以参考其他书籍或直接在网上查找。
设备操作函数
❑打开一个MP424设备
函数:
HANDLEMP424_OpenDevice(longdev_num)
参数:
✧dev_num:
入口参数,MP424设备号,=0、1、2….,表示第一个、第二个MP424模块。
设备号的定义参考驱动安装部分。
✧函数返回值:
卡的操作句柄。
VC中如果句柄不等于INVALID_HANDLE_VALUE,表示正确。
VB中如果句柄不等于&
HFFFFFFFF,正确。
❑关闭一个MP424设备
longMP424_CloseDevice(HANDLEhDevice)
功能:
关闭以hDevice打开的MP424卡。
✧hDevice:
入口参数,卡的操作句柄。
✧函数返回数值:
0:
成功/-1:
失败。
AD操作函数
由于MP424采用软件自动校正,用户在开始采样工作之前必须调用一次MP424_AD_CAL()函数。
❑AD校正操作
longMP424_AD_CAL(HANDLEhDevice)
对AD进行校正。
用户在开始采样工作之前必须调用一次MP424_AD_CAL()函数,对AD进行一次校正操作,否则采样误差将极大。
❑MP424_AD_Gain
设置四个通道的输入范围。
MP424_AD_Gain(HANDLEhDevice,longg0,longg1,longg2,longg3)
✧g0:
通道0的输入范围。
✧g1:
通道1的输入范围。
✧g2:
通道2的输入范围。
✧g3:
通道3的输入范围。
❑MP424_AD_Run
启动AD转换。
longMP424_AD_Run(HANDLEhDevice1,longtrsl,longtrpol,longtdata,l
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