某模擬器的虛擬信號產(chǎn)生方法 - 全文

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　　研華PCI-1721是一款高性能的PCI模擬量輸出卡，每個模擬量輸出通道都帶有一個12位的雙緩沖器DAC。此輸出卡具有許多強大的獨特功能，比如最大更新速率為10 MHz的波形輸出功能、自動校準功能和板卡ID等。PCI-1721是要求高速連續(xù)模擬量輸出或?qū)崟r波形輸出應用的理想選擇。

　　在某模擬器中大量使用到高速連續(xù)模擬量輸出或?qū)崟r波形輸出，深入研究此板卡的模擬信號產(chǎn)生方法很有必要。

　　1 PCI-1721的主要特點

　　PCI～1721具有以下特點：

　　自動校準功能 通過使用校準程序可以提供自動校準功能。PCI-1721內(nèi)建的校準電路對模擬量輸出通道中的增益和偏移誤差進行修正，無須調(diào)整外部設備和用戶設置。

　　PCI總線數(shù)據(jù)傳輸 研華PCI-1721支持PCI總線DMA(Direct Memory Access)功能用于高速數(shù)據(jù)傳輸和無間隔的模擬量輸出。通過設置PC的內(nèi)存，PCI-1721可執(zhí)行總線數(shù)據(jù)傳輸，而不需要CPU的干預，可使CPU去執(zhí)行其他更重要的工作，比如數(shù)據(jù)分析和圖形操作。這種功能允許用戶全速使用所有的I/O功能且不丟失數(shù)據(jù)。

　　系統(tǒng)重啟動后保持輸出值 用戶可以單獨將4個通道的輸出設為不同的范圍：0～+5 V，0～+10 V，-5～+5 V，-10～+10 V，0～20 mA或4～20 mA，所有范圍都可以通過軟件進行選擇。當系統(tǒng)熱重啟動(電源不關閉)時，根據(jù)跳線設置，PCI-1721能夠保持上一次的模擬量輸出設置或輸出值，或者返回到默認配置。這種特有的功能能夠避免在系統(tǒng)意外重啟動過程中的誤操作帶來的危險。

　　板卡ID 研華PCI-1721帶有一個DIP撥碼開關，當計算機機箱中安裝了多塊PCI-1721板卡時，可使用此開關來定義每個板卡的ID。當用戶使用多塊PCI-1721板卡構建自己的系統(tǒng)時ID設置功能將極為有用。如果板卡的ID設置正確，用戶就可以很方便地在硬件配置和軟件編程過程中區(qū)分和訪問每塊板卡。

　　卡上FIFO(先入先出)存儲器 研華PCI-1721卡上提供了FIFO(先入先出)存儲器，可存儲1K D/A轉(zhuǎn)換值。

　　可編程定時器/計數(shù)器 通過使用卡上的可編程計數(shù)器/定時器，PCI-1721提供了可編程的定時器和計數(shù)器，用于為D/A變換提供觸發(fā)脈沖。定時器/計數(shù)器芯片為82C54，含有3個16位10 MHz時鐘。其中有一個計數(shù)器作為事件計數(shù)器，用來對輸入通道的事件進行計數(shù)。另外兩個計數(shù)器級連在一起，用作脈沖觸發(fā)的32位定時器。

　　波形模擬量輸出 研華PCI-1721提供4路模擬量輸出通道。它們均可產(chǎn)生連續(xù)的波形輸出，對一個模擬量輸出通道可產(chǎn)生每秒10 ms的數(shù)據(jù)輸出，用戶也可以對波形數(shù)據(jù)存儲在卡上的FIFO中，這樣可以產(chǎn)生循環(huán)的波形輸出。PCI-1721卡上的FIFO可以存儲2～1 024個波形采樣。

　　2 信號連接

　　在數(shù)據(jù)采集應用中，為了達到準確測量并防止損壞應用系統(tǒng)，正確的信號連接是非常重要的。要正確連接模擬信號的輸出連接，首先要了解它的管腳。PCI-1721有一個68芯I/O接口，管腳圖如圖1所示。

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　　PCI-1721提供4個模擬量輸出通道，VOUT0～VOUT3，IOUT0～IOUT3，可以使用內(nèi)部提供的-5 V/-10 V的基準電壓產(chǎn)生0～+5 V/+10 V的模擬量輸出，也可以使用外部基準電壓REF_V0～REF_V3，外部基準電壓范圍是-10～+10 V，比如外部參考電壓是-7 V則輸出0～+7 V的輸出電壓。連接方法如圖2所示。

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　　3 應用中的虛擬信號產(chǎn)生

　　在某模擬器中使用了PCI-1721，該模擬器系統(tǒng)主要由仿真機柜和計算機組成。其中，仿真機柜包括兩個監(jiān)測單元、兩個收發(fā)單元、控制轉(zhuǎn)換單元及天監(jiān)單元6部分。其中監(jiān)測單元主要實現(xiàn)：模擬機動16項技術指標的數(shù)碼管循環(huán)顯示及點亮相應指示燈;模擬“手動、自動、監(jiān)測”3種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換;“清零、步進、脈沖率/總數(shù)、報警控制、識別、波道號選擇及電源”開關狀態(tài);模擬電源、報警、識別指示燈;模擬15/135 Hz方位調(diào)整等功能。在這里需要模擬產(chǎn)生移相器輸出的正弦信號以及方波產(chǎn)生器產(chǎn)生的方波。具體的較簡易的實現(xiàn)方法如下。

　　使用PT_FAOWaveFormStart配置模擬量輸出通道等信息，使用模擬量輸出函數(shù)(DRV_FAOWave FormStart)，通過DMA方式實現(xiàn)模擬量波形輸出。

　　(1)單擊Setting菜單彈出如下的設備選擇對話框，從中選擇板卡，如圖3所示。

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　　(2)單擊Select按鈕，彈出如下的設置對話框，如圖4所示。

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　　Pacer Rate：脈沖頻率，默認值10 000 Hz;

　　Conv.#：D/A轉(zhuǎn)換的點數(shù)，默認值2 048;

　　Wave Count：波形數(shù)，Pacer Rate=Wave Count*(Period)Point的整數(shù);

　　Triggering：觸發(fā)方式，Internal指內(nèi)部觸發(fā);External指外部觸發(fā);

　　Event：事件，是否允許設置事件來編程(只是對中斷和DMA方式來講)。

　　(3)設置完畢后，單擊Waveform菜單彈出如圖5所示的設置對話框。

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　　Waveform for CH0 Buf：CH0 Buf中的波形設定;

　　Waveform：輸出波形選擇;

　　Magnitude(V)：幅值，默認值2.00 V;

　　Offset(V)：偏移量，默認值2.00 V;

　　Period(points)：每周期輸出的點數(shù)，默認值是2 048點。

　　(4)波形設置完成之后，執(zhí)行程序即可實現(xiàn)波形輸出。

　　4 結語

　　在具體的應用中可以發(fā)現(xiàn)，PCI-1721板卡可以較好地實現(xiàn)四通道的高速連續(xù)模擬量輸出或?qū)崟r波形輸出，功能強大且使用比較簡便。尤其在某模擬器的設計和實現(xiàn)中發(fā)揮了很好的作用，較好地實現(xiàn)了該模擬器中需要實現(xiàn)的局部功能。