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  • LabVIEW(五):DAQ同步

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    1、在许多的测试测量应用当中,我们会需要在通过一个时间段内进行同步测量。

    同步采集通常分为两类:

    (1)、同时测量:即不同的任务在同一时刻开始。举例来说,我们会在一个模拟输入通道上采集数据,同时在一个模拟输出通道上产生信号,这两者虽然是同时开始的,但它们可能并不相关,因为模拟输入通道以及模拟输出通道可能会具有相互独立的采样率以及更新率。

    (2)、同步测量:一个同步测量会共享一个同步采样时钟,并在同一时刻开始。举例来说,我们会同步测量汽车刹车片上的温度以及当时汽车的运行速度。

    同步测量又可以分为:

    a.多功能同步测量 b.多设备同步测量

    2、同时模拟输入与模拟输出

    要实现两个任务的同时开始,最简单的方式就是使用同一个Start Trigger(开始触发)信号。在开始任务部分需要注意的是,我们必须事先在模拟输出通道上调用DAQmx开始VI,以保证输出通道早于输入通道进入运行就绪状态,之后才调用模拟输入通道上的DAQmx开始VI,因为开始触发信号是从输入通道发出的,所以仅当输出通道首先就绪之后,输入通道开始触发才能保证两者的同时开始。

    3、实现多功能同步测量

    所谓多功能同步测量是相对于多设备同步测量而言的,也就是说,在同一个设备上完成不同功能模块间的同步。如果要做到完全意义上的模拟输入与模拟输出同步,有下述两种方法:

    (1)、让多个模块共享同一个时基,一旦时基共享了,那么由时机产生的采样时钟、更新时钟、转换时钟,都能够达到严格的通向。除此之外,还需共享一个Start Trigger信号,来使不同任务同时开始。

    (2)、直接共享同一个采样时钟

    4、灵活使用DAQmx的各种配置,可以完成各种繁多的多功能同步应用。

    (1)、数字输入来共享模拟输入采样时钟

    (2)、使用多功能数据采集板卡上的计数器来完成同步功能:数字输入(DI)、数字输出(DI)共享采样时钟与计数器通道(CO)同步测量。

    (3)、在某些情况下我们可能需要进行带有可重触发功能的模拟输入采集。但是,在多功能的数据采集板卡上,模拟通道不具有这样的可重触发功能,解决办法:借助于计数器的可重触发功能(计数器输出作为模拟输入采样时钟)就能轻松的解决类似的应用。,

    5、多设备间的同步(不同对象间的同步)

    (1)、共享一个主时基(参考时钟)和开始触发实现同步。在共享一个主时基的情况下,多个时钟都来自于同一个时基。对于多个板卡来说,避免了相位误差。因为共享了时基,那么不同的采样时钟就可以设置成不同的采样率。而且所有任务都有开始触发。如果触发信号未被显式的创建,则它会在任务开始后自动被创建。

    (2)、共享一个采样时钟实现同步。则多个对象总是使用相同的采样率来完成同步。

    7、RTSI(Real-Time System Integration实时系统集成总线)接口,它用来在不同的设备之间传递定时以及控制信号。

    (1)、对于PCI的平台来说,RTSI被放置在板卡的后端顶部,由一个34针的接口引出,为了将两块PCI板卡进行同步,需要使用一根RTSI的线缆将两个34针的接口连接起来。

    (2)、对于PXI平台来说,所有的RTSI总线都可以在背板上进行路由,所以不再需要外部的连线了。

    8、RTSI(Real-Time System Integration实时系统集成总线)技术指标

    (1)、大部分NI DAQmx设备支持TRSI。

    a.PCI设备:需要RTSI电缆。

    b.PXI设备:内置于PXI机箱内,被称之为PXI触发总线。

    (2)、可以通过高达20MHZ的定时信号 —>非常适合于高速应用

    (3)、RTSI总线的管理是不对外公开的。DAQmx驱动在底层,帮助用户完成了大部分的信号路由工作,然而用户必须告诉驱动程序,各个设备之间是怎样通过内部连线相连接的。

    (4)、PCI系统:用户必须在MAX中手动注册用于连接不同设备RTSI电缆。

    (5)、PXI系统:用户必须告诉驱动程序当前正在使用的PXI机箱型号。

    9、在MAX中添加一根RTSI电缆,以及配置当前正在使用的PXI机箱。步骤:

    (1)、NI DAQmx设备>创建附加DAQmx设备>RTSI连接线

    (2)、选中RTSI连接线>有RTSI连接线添加设备>NI PC-625 “1”

    (3)、选中RTSI连接线>有RTSI连接线添加设备>NI PC-625 “2”

    (4)、PXI PXI System(NI – PXI 8110)>Identify as>NI PXI 8110

    (5)、Class 1> Identify as >PXI 1050

    (6)、Save

    10、E系列板卡与M系列板卡间同步

    E系列板卡:已赢得好口碑的板卡,占据市场主导地位。

    M系列板卡:新推出的板卡。

    NI推荐的同步E系列和M系列的范例:

    (1)、E系列板卡可以将自己的20MHz时基信号路由出来;

    (2)、M系列板卡只能路由出10MHz的时钟;

    (3)、E系列板卡应当作为主设备,将其20MHz的主时基信号路由出去作为M系列板卡的参考钟源。

    (4)考虑默认采样时钟延迟。

    解析:

    (a)、E系列板卡和M系列板卡在同步方便使用的技术有所不同,当需要同步多个E系列板卡时,一个设备会将自己的20MHZ主时基信号导出,供给其他设备来进行同步。尽管一块E系列板卡可以导入一个更低频率的信号作为主时基信号进行同步,例如:导入10MHz的PXI背板信号,但是,它无法再倍频导入的时基信号来重建一个20MHz的时基信号。因此,如果使用10MHz作为导入时基信号的话,那么,板卡内部基于这个时基信号的其他采样时钟的分辨率就下降了。

    (b)、对于M系列板卡来说恰好相反。M系列板卡不能够直接将自己内部20MHz的时基信号通过RTSI路由出去,而仅能路由10MHz的参考时钟。这样看来,在遇到E系列板卡同M系列板卡同步的应用时,我们应该以用E系列板卡作为主设备,这样M系列板卡作为从设备。可以使用由E系列板卡路由出来的20MHz的主时基信号作为自己的参考时钟输入。于是M系列板卡上的时基信号将与作为主设备的E系列板卡上的20MHz的主时基信号同向。在程序中只要将E系列板卡上的主时基源连接到M系列板卡的参考时钟源上即可。

    (c)、除了主从设备的选择,另外一个需要注意到的区别是:M系列和E系列板卡的默认采样时钟延迟有所不同。

    采样延迟:就是NI采样时钟与第一个NI转换时钟脉冲之间的间隔。

    对于E系列板卡来说。这个默认间隔为主时基信号的2个嘀嗒,对于M系列板卡来说,这个为当前主时基信号的3个嘀嗒。因此为了更加准确完成E系列板卡同M系列板卡之间的同步,我们可以将E系列板卡的采样时钟延迟强行设置成与M系列板卡一致。这一配置在程序中通过设置相应的DAQmx定时属性节点来完成。程序的后续部分依旧遵循先开始从任务,后开始主任务的顺序完成同步。

    11、DAQmx同步规则

    (1)、建立一个主任务

    a.配置主任务:进行输入类型、定时信息、时基参考开始触发等设置。但不要立即开始主任务。

    b.仅当所有从任务都开始后才开始主任务。

    (2)、其次,建立必要个数的从任务,类似的进行相应配置。之后先开始从任务,后开始主任务。对于开始任务先后次序的配置与“多功能同步测量”相类似。

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