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一种基于高速数据采集卡的虚拟示波器开发

来源:电子设计应用/常熟理工学院信息与控制工程系 陈景波?? 2006年08月31日 ?? 收藏0

???? 引言

??? 虚拟仪器以通用计算机作为系统控制器,各种复杂测试功能、数据分析和结果显示都完全由计算机软件完成,在很多方面较传统仪器有无法比拟的优点。

??? 本文在带有PCI总线接口的CS82G高速数据采集卡和Visual C++编程工具的基础上开发的快速虚拟示波器试验系统,集成了波形采集、数据分析、输出、显示等多种功能。同时,为保证数据采集和波形显示的实时性,设计中还采用了多线程技术。

?????????????????????? CS 82G采集卡系统框图
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bsp;??????????? 图1? CS 82G采集卡系统框图

??????????????????????? 软件系统总体流程图
????????????????????????????????????????? 图2 软件系统总体流程图

?????? 虚拟示波器的系统组成

?????? 系统组成


??? 本虚拟示波器系统主要由数据采集卡、计算机和专用的软件组成。 其中数据采集卡完成对输入测量信号的调理采集、缓存,并通过计算机PCI总线送入内存;计算机在应用程序控制下,对数据进行处理、运算,最后完成各种电量测试并在屏幕上用图形或数据形式显示。这一切均可在人机交互方式下完成。

??? 数据采集卡的硬件结构

??? 本虚拟示波器采用的是Gage公司的CS 82G高速数据采集卡。其硬件结构框图如图1所示。

??? 该数据采集卡是一个具有两个模拟量输入通道的标准的PCI总线插卡,卡上集成的两个高速8位ADC,最高工作频率高达1 GHz,在单通道工作模式下,两个ADC同时投入工作,分别在脉冲的上升沿和下降沿进行转换,所以最高采样频率可以达到2GHz。全卡的功能电路由数字控制逻辑电路统一控制。卡上配置有16MB的高速存储器,解决了高采样率和相对较低的PCI总线数据传输速率的匹配问题。

??? 在使用之前必须对采集卡的硬件进行配置,这些控制程序用到了相应的底层DAQ驱动程序。通过采集卡自带的DLL,可以在程序中灵活地对硬件输入阻抗、输入电压范围、放大器增益大小、采样频率、每次采样点数等参数进行控制。

??? 模拟信号经同轴电缆进入采集卡的输入通道后,经过前置滤波电路、衰减电路、可变增益的放大电路,将信号处理成ADC可以处理的标准电平,经过A/D采样量化转化成计算机可以处理的数字信号并缓存到存储器。该采集卡支持软件通过PC机的PCI总线接口控制模拟通道的阻抗匹配、放大器的增益选择、启动ADC及转换结束的识别,并允许将采集数据以DMA方式传输到计算机内存,同时对数据信号进行分析处理、显示、存储及打印输出。

???? 系统的软件设计

???? 虚拟示波器的软件开发环境

???? 虚拟仪器最核心的是软件技术。目前,用于虚拟

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虚拟示波?

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