各种触发模式的比较.pdf

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1、凌华 科技 产品经理倪浩然 各种触发模式在数据采集系统中的应用 T r i g g e r T e c h n o l og i e s i n D a t a Ac q u i s i t i on S y s t e m 一个典型的数据采集系统会通 过 各式各 样 的传感器 搜集 周 围环 境 或 是各 种 待 测物 产 生 的信 号。一 般 而 言，这 些 信号 会 随机 地 产生，所 以数据采集系统必须不断地进行采 样，才 能确 保 不漏 掉 任何 重 要 的信 号。这就产生了一个问题，内存或 是 硬盘 的容量 是 有 限 的，一 个数 据 采集系统不可能无限制地采集并储 存数据。如何

2、从不断产生的信号 中 采 集 出真 正有 意 义 的部 分，便成 为 数据 采集 卡设计 时的一 个重 要考 虑。而触发(t r i g g e r)，便是达到这 一目标 的重要 手 段。何 谓“触 发”?在进行数据采集时，用户可以 设 定某 些 信号 的特 定条 件，例如 一 个数字信号的高电平(1 o g i c h i g h)或 低 电平(1 o g i c l o w)，或是 一个 电 压 信号 的特 定值，一 旦满 足 这些 特 定 条件，数据 采集 卡 才 真正 开 始 采 集并将其传送到系统 中，这便是触 发 的基 本原 理。触 发 的功 能可 以用 在许 多 种形 式 的应

3、用 中，像 是 电力 传 输系 统 的 脉 冲(p u l s e)检 测(直 接 设定脉冲 电压 作为触 发条件)、多 张数据采集卡的同步操作(用一个 共享 的时钟源产生触 发信号)、结 合运动控制的动态系统的定点信号 采样(机械结 构到达定位后发出触 发信号开始进行 数据采集)等等。擅用各 种触 发功 能可 以让用 户准 确 地 采集 有用 的 数据，大 幅提 升 系统 的性 能 以及 测量 的精度。接下 来我 们要 介绍 当今 市场 上 应用于 数据 采集 卡 中的各种触 发 技 术，以及 如何 将这 些 触 发技 术 运 用 在您的系统 中。触发信号 类型 如前 所 述，触 发 的基

4、本原 理 是 给 出一 个触 发 信号，用 以“刺 激”数 据 采集 卡进 行 采样 的动作。触 发 信 号 的类 型，大致 上 可 以分 为 以下 几 种：数字量触 发 通 过 一个 外 部 输 入 的 TT L 信 号触 发数 据 采集 卡。用 户 通常 可 以 设 定在 T T L信 号 的上升 沿(r a i s i n g e d g e)或下 降沿(f a l l i n g e d g e)进 行 触 发。数 字触 发的 动作 较 为 简 单，通常通过 CP L D中的逻辑门便可以 实 现，因此 大部 分 的 数据 采 集卡，像是凌华科技的 Nu DAQ系列，都 提供 数 字触

5、发的 功 能。模拟触发 另一 种触 发方 式 是给 出一个 电 压 信号 并设 定某 个 特 定 的 电压值，当电压信号 高于 或是 低于设 定值 时 进 行触 发。模 拟触 发 可 以用来 侦 测 连续电压信号 中的瞬间变化，如在 电力 传输 系统 中，用 户可 以指 定 输 入 信号 的触 发 电压 值，一 旦超 过 该 电平便 开 始进 行 采样，藉 此可 以侦 测 电力系统中的脉冲(p u l s e)。模拟 60 I 量 号 座 品 t 摹2 0 0 5 1 1 维普资讯 http:/ I S F D-系列彩色模块 s F D 飞龙系列彩色模块是全球极快速的低功耗彩色动画播放模块。S

6、 F D 显示速度每 晰的画面 显示实现动态影像的快速播。S F D 达到 了与T F T 相似 的显示效果。TF T彩 色 模 块 T F T 彩色模块实现了以逼真、清晰的色彩播放D V D 或T V。产 品尺寸：1 8”、2 2”、2 5”、3 5”、6 2”、6 5”、7 0”霉应用范围：高端手机、车载显示产品，移动DV D、可视门铃、投 CSTN CS T N 包括2 5 6 色、4 K 色、6 5 K 色，尺寸从1 0”至5 7 英寸6 5 K 色 I天马微电子股份有限公司是液晶显示器(L CD)及液晶显示模块(L CM)的 2 0 年不断的创新发展，天马现已成为一家集研发、设计、生

7、产、销售为一体的：】制造经验、先进的设备、精良的工艺、高效的管理，使天马成为国内知名的液 I 前天马已成为国内彩色显示屏的主要供应商。l 圳 天 焉 徽 簟 子 股 份 有 限 公 司 I EN ZHE N T I AN M A M I I CRO E I I I P CTI R O I N|CS CO-L TD-岩B II 出 电话 1 4-QS 9 0 0 0 及I S O9 0 0 1 2 0 0 0国际质量认证 l 传真：I邮编 维普资讯 http:/ 触发需要较复杂的电路设计，通常 包含额外 的 ADC与 比较器电路。因此通常在高端的数据采集卡，像 是凌华 科技 的 DAQ一 2 0

8、 0 0系列或 是 NI的 E系列 或 M 系列 上才 会加入 模 拟触 发 的功 能。除了上述 以超过或低于 电压值 作为 模 拟触 发条件 以外，新一 代 的 数 据 采集 卡提供 了更 复杂 的模拟触 发 条 件。举 例 来 说，凌 华 科 技 DAQ一 2 0 0 0系列数 据 采集 卡可 以让 用 户设 定 两组 触 发 电平 门 限(Hi g h Th r e s h o l d和 L o w T h r e s h o l d)。依 据触发信号跟触发电平值的关系，用 户 可 设 定 多 种 的 触 发 条 件，包含 Be l o w Lo w(触 发 信 号 低 于 低 位 准

9、时 触发)、Above H i gh(触 发信 号 高 于 高位 准 时 触 发)、Hi g h Hy s t e r e s i S、Lo w Hy s t e r e s i s、I n s i d e Re g i o n等 等。以 下 我 们 用 Hi g h Hy s t e r e s i s来说 明 这 些 先进 触 发条 件 的妙 用。Hi g h Hy s t e r e s i s 触 发。如 图 3 所示，当触发信号超过 T h r e s h o l d 时，触 发条 件被 满 足 并 开始 进行 采 样 的动作。但与传统电压位准触 发 不 同 的 是，在 触 发 信

10、号 低 于 LowT h r e s h o l d之 前，不 会 发生 其 它 触 发 的动 作。这样 的 触 发条 件有 什 么作 用 呢?在 现实 世 界 中，触 发 信号本身可能也带有 许多 的噪声，而 使触 发 信号不 断地超 过或 低 于触 发 电平，而 造成 许 多 非预 期 的触 发 行为。在 Hi g h Hy s t e r e s i s 触发条件 中，直到触发 信号低 于 LowT h r e s h o l d时才 会允许 下 次触 发的 发生，如 此一 来 用户 可 以更 加 精确地控制想要 的触发条件。触发信 号来源 不 管是模 拟或是 数字触 发信 号，都 必须

11、 输 入数 据 采集 卡 所定 义 的触发信号来源才能发挥效用。一 般而言，触发信号来源可 以是：专用的模拟触发输入；专用 的 模拟数字触发输入；特定 的模拟输 入通道；特定的数字输入通道。触发模式 当某一个满足触发条件的信号 进入数据采集 卡后，板上的逻辑电 路(F P GA或 P L D)便 会驱动 A DC 开 始进 行 采样 的工 作。最 直觉 的想 法 是，一 旦 有触 发 发生，立 刻开 始 采样。但是由于 F P GA与 P L D的 进步，我们可以在这些逻辑组件 中 6 2 l 耄 哥 垄 品 t 器 2 0 0 5 1 1 维普资讯 http:/ 用于检测室 内温度 N T

12、C 热敏电阻：N T CD P 系列 难燃、中高压电容器 CD 系列 T DK空调机相 关产 品阵容 用于控制板 压电蜂鸣器 P S 系列 用于系统控制器 陶瓷谐 振器：F CR 系列 用于检测室内湿度的传感器：C H S 系列 用于消除电源线噪音 钳位电路滤波器般氧体磁芯：Z C A T R H 系列 T D K 天津：电话：8 6 2 2 2 3 1 1 1 7 5 1 传真：8 6-2 2 2 3 1 1 1 7 5 0 T D K 大连：电话：8 6 4 1 1-8 7 3 1 4 4 5 5传真：8 6-4 1 1-8 7 3 1 4 9 5 5 T D K 上海：电话：8 6 2

13、1 6 2 7 0 1 1 0 0传真：8 6-2 1 6 2 7 0-9 9 0 0 T D K 苏州：电话：8 6 5 1 2 6 2 5 6-8 6 6 0传真：8 6 5 1 2 6 2 5 6-1 1 7 3 T D K 深圳：电话：8 6 7 5 5-8 3 4 8 0 1 9 0 传真：8 6 7 5 5-8 3 5 9-9 2 1 8 T D K 香港：电话 8 5 2-2 7 3 6 2 2 3 8 传真：8 5 2 2 7 3 6 2 1 0 8 _r I一-l I-|：_【T D K 厦门：电话：8 6 5 9 2 6 1 5-0 3 3 3 传真：8 6-5 9 2 6

14、 1 5-0 3 2 0 T D K 厦门 深圳分公司：电话：8 6 7 5 5-8 3 4 8 0 1 9 0传真：8 6-7 5 5-8 3 5 8 0 0 9 0 T D K 厦门 上海分公司：电话：8 6-2 1 6 2 7 0 1 1 0 0传真：8 6-2 1 6 2 1 9-9 2 3 1 T D K 厦门 苏州分公司：电话：8 6 5 1 2 6 8 0 7-3 1 6 3传真：8 6 5 1 2 6 8 0 7-3 1 7 5 T D K 厦门 青岛 分公司：电话：8 6 5 3 2 5 7 9 6 5 2 2传真：8 6 5 3 2-5 7 9 6 3 6 4 T D K

15、厦门 绵阳分公司：电话：8 6 8 1 6 2 2 2 4 9 1 5传真：8 6 8 1 6-2 2 2 4 6 1 9 D K 维普资讯 http:/ 规划更多种的触发模 式。以下我们 将介绍 目前在 中高端数据采集卡中 常见的几种触发模式。Po s t Tr i g g er P o s t Tr i g g e r是最简单的触 发 模式。当用户下达开始采集的命令 后，F P GA 或 P L D 会 启动 DMA 并 等待触发事件。当触 发发生后立即 开始 采 样，直 到 满足 用 户 设定 的 采 样 点数 或 用 户 下达 停 止命 令 为 止。诸如突波检 测、多张数据采集卡的 同

16、步都可 以使用这种触发模式。De l a y Tr igg er 有 些 时候，触 发 事件 的 发 生 与 我们所要采集的数据之间会有若干 时间上 的延 迟。举 个 例 子来 说，在 8 0 2 1 1无 线局 域 网络 的通 讯 中，每 一个传 送的 数据 帧之 间会有 一段 时 间 的 g u a r d p e r i o d(你 可 以把 它 想 成 是信 号 电压 为 0 的 一段 时 间)。同时在每一个数据帧的最前端会有 一段 固定格 式 的 p r e a mb l e，然后 伴 随着调变过后有意义的数据。如果 要 采集 这 些有 意 义 的数 据，我们 可 以以 p r e

17、a mb l e作为触发条件，并 在 触发 发生 之后延 迟一 段时 间再进 行 采 样。如 此 一 来我 们 便可 以略过=J I-m s o定义的软件兼容性还具有 硬件的兼容性，并让用户能在插槽 中利用P C I 或P C I E x p r e s s 构架来安 装模块。图4 显示在P C业界和相关 的 测 量 和 自动 化 标 准 采用 P C I E x p r e s s 的大致时间表。在 2 0 0 4年 中期，P CI E x p r e s s已开始在 P C中 推 出。到 2 0 0 5年，按照 P XI 3 0规 范制 定 的 C o mp a c t P CI E x

18、p r e s s 规 范 g u a r d p e r i o d与 p r e a mb l e，取 得真 正有意义 的数据，这 种模式便 是 De l a y T r i g g e r。如 图 5 所 示，使 用 De l a y T r i g g e r时，当触 发 事 件 发 生，F P GA P L D 会 延迟 一 段 时间 后 再 驱 动 AI D 电路 进 行 采样。用 户 可 以用程 序设 定延迟 的 时间值 以便 精 确地 取 得想 要 的数 据。Pr e Tr i gg e r 某 些 应 用 中，用 户想 要 的数 据 并不 是在 触 发 发生 之 后，而是在

19、触 发发 生 之前，此 时便 可 以使 用 P r e T r i g g e r 模式。在 P r e T r i g g e r 模 式 中，数 据 采集 会 在 用户 下 达开 始 命 令 后 立 即启 动，并持 续将 数据 DMA 至 系统 内的 b u f f e r，一 旦 触 发 事件 发 生，数 据 采集 会停 止，并 将触发 之前采样的数据传 回给用 户。如果 采样 的数 据 超过 预 先设 定 的个 数 N，则 只 保 留最 后 N个 采样 点。在破 坏 性 检 测 中，研 究 者通 常 关心结构体崩溃之前的变化，所 以 在 这 类 应用 中，我们 可 以 以结 构体 崩溃

20、作为触发条件(结构体崩溃通 常会产生较大的震动 声音等信号)并搭 配 P r e T r i g g e r 模 式，如 此 可 以在实验过程中顺利取得结构崩溃 将在市场上推出。下一个五年 NI 预计在未来的几年里P XI 继 续将以高于 4 0 的速度增长，这使 得它将成为 自GP I B后最为成功的 工业标准。P XI 系统联盟(P XI S A)和 C o mp a c t P CI 的许多厂商对新产品 的 大量 投资将 加快 这 一增 长，并继 前 发 出的 信号。M i d dl e Tr i gg e r Mi d d l e T r i g g e r 是 P r e T r i

21、 g g e r 的 延 伸。在 Mi d d l e T r i g g e r中，用 户 可 以同时取 得触 发事件 前 后的数 据。如 图 7所示，用户 可 以指 定 M(触 发 前)+N(触 发 后)笔 数 据，用 以观 察 在 触 发 前 后信 号 变 化 的情 形。结语 每一种数据采集系统所采集的 信号均有不同的特性，在设计系统 时，选择适当的触发条件与触发模 式 可 以让 用 户过 滤无 效 的信 号，采 集到有意义的数据。此外，随着软 硬件技术的进步，许多新设计的数 据采集卡能够提供各式各样先进的 触 发 功 能，以 满 足 不 同 信 号 的 需 求。对于每一个数据采集或测量

22、系 统的设计而言，完整地分析信号特 性、找出正确 的触发条件 模式，并 选择适当的数据采集卡，才能建构 一个有效率的数据 采集系统，收到 事半功倍之效。团 搜 索数据 采 集，电子 产品世 界 网站 有 3 7 2篇相 关 文章。续增强 P XI 产品的功能来为在新的 应用里使用 P XI 扫清道路。此外，P C I E x p r e s s 的新应用将是开放的，能长期与P XI 和C o mp a c t P CI 规范兼 容，这也帮助厂商和用户在未来几 年里保护他们现有的 P XI 投资。团 搜 索 PXI，电子产 品 世 界 网站 有 1 2 0篇 相关 文章 6 4 1 誊 哥 矗 品 t 暴2 0 0 5 1 1 维普资讯 http:/