淺談PCI總線數據采集卡的運用

摘?要數據采集研究的是數據信息的獲取、存儲、處理及控制。信息社會的發(fā)展，在很大程度上取決與信息與信號處理技術的先進性。本文以PCI的意義出發(fā)，討論了PCI數據采集卡在工業(yè)生產及其他領域中的運用。

關鍵詞PCI總線；數據采集；運用

中圖分類號TP文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2011)071-0108-01

1PCI的意義

信息與信號處理技術的先進性是信息社會發(fā)展的一個重要標志。而研究數據信息的獲取、存儲、處理及控制等內容的數據采集就是信息科學的一個重要分支。數字信號處理技術的出現改變了信息與信號處理技術的整個面貌，而數據采集作為數字信號處理的必不可少的前期工作在整個數字系統(tǒng)中起到關鍵性、乃至決定性的作用，其應用已經深入到信號處理的各個領域中。

PCI是外設部件互連標準的縮寫，它是一種不依附于某個具體處理器的局部總線。從結構上看，PCI是在CPU和原來的系統(tǒng)總線之間插入的一級總線，具體由一個橋接電路實現對這一層的管理，并實現上下之間的接口以協(xié)調數據的傳送。PCI作為一種高性能的計算機局部總線，近年來早己成為主流的計算機內部總線。當前主流PC中的PCI總線擁有33MHz工作頻率、32bit位數據位寬，和最大132MB/s的傳輸速度，非常適于一些高速外接設備與PC進行數據通信。

2PCI數據采集卡在工業(yè)生產中的運用

在工業(yè)生產中，工廠質量檢驗是質量體系中的一個重要要素。即使在現代質量管理中，質量檢驗也起著十分重要的作用。當今的企業(yè)競爭日益激烈，而企業(yè)競爭的核心就是技術的競爭因此，檢驗設備是提高工業(yè)生產工作效率的重要手段。只有檢驗的速度，提高檢驗的精度，使檢驗的操作方式更簡易，才能保證企業(yè)在競爭中立于不敗之地。

以基于數據采集卡PCI8735的檢測設備為例，PCI8735是13位的低損耗多功能數據采集卡，具有獨特的電路設計和完善的數據采集與控制功能，支持即插即用，具有FIFO的高速緩存，可靈活設定輸入類型和范圍，具有32通道單端、16路雙端模/數輸入（AI/DI）、16通道數字輸出（DO），采集速率可達500kHz。

在工業(yè)生產過程中，應用PC較強的數據輸入輸出功能，用模擬量輸入通道實時采集產品爆破時的壓力、流量信號，再用其數字量輸出控制產品升降、充氣、指示燈等。PCI8735數據采集板卡插在計算機主機PCI插槽內，通過PCL10168通訊電纜與外圍接口電路連接，可完成實驗裝置與計算機之間的數據通訊，構成工業(yè)運用系統(tǒng)的硬件電路。而由電源電路、信號輸入電路、濾波電路、輸出控制電路可構成工業(yè)運用系統(tǒng)的外圍電路。信號輸入電路包括壓力傳感器和質量流量計。壓力傳感器的量程為0-5KPa，對應輸出為4-20mA直流信號，質量流量計的量程為0-60l/min，對應輸出為4-20mA直流信號。濾波電路由濾波器抑制高頻干擾；隔離電路光耦隔離；控制電路采用雙光耦組成推挽式電路，并用三極管放大驅動若干個繼電器。一個系統(tǒng)的正確與否，不僅取決于系統(tǒng)的設計思想和方法，同時還取決于系統(tǒng)的抗干擾措施。可以運用以下方法完成抗干擾的操作：電源干擾：用濾波器抑制高頻干擾。工業(yè)用電中含有多種高次諧波，它們很容易經電源進入數據采集卡，從而造成數據采集錯誤。抑制空間電磁干擾：將普通的信號線換成屏蔽線，屏蔽層良好接地，使現場中的干擾信號不容易串入系統(tǒng)。信號傳輸通道抗干擾：用光電耦合器對系統(tǒng)輸入輸出通道從電氣上隔離開來，有效地防止干擾的侵入。在工業(yè)系統(tǒng)中，企業(yè)可通過電腦中的VB模塊文件，調用API函數，直接控制數據采集卡的工作，通過VB中的ADO控件訪問ADO數據庫，并采用先進的SQL數據庫查詢技術，從而使數據的查詢、搜索更加快捷和方便。工業(yè)生產過程中運用該系統(tǒng)，可降低了工業(yè)檢驗人員參與的成分，降低了工業(yè)檢驗人員的工作壓力和勞動強度，大大提高了檢驗質量。

3PCI數據采集卡的其他運用

數據采集是系統(tǒng)獲取外界信息的重要手段，被廣泛應用于狀態(tài)監(jiān)測、智能儀表、自動控制以及故障診斷等多種領域。以往大多是運用基于ISA總線的數據采集卡，這種結構傳輸速率太低，滿足不了數據高速傳輸的需求。PCI總線具有高性能、低成本、開放性、獨立于處理器、軟件透明等許多有點，是目前極為流行的的計算機局部總線。而PCI數據采集卡的發(fā)展運用，是伴隨著硬件技術的發(fā)展而發(fā)展起來的。PCI作為局部總線，一邊與處理器和存儲器總線接口；另一邊為外設擴展提供了高速通道。33MHz、32位的PCI總線可以實現132MB/s的數據傳輸速率；64位的PCI總線性能加倍。在實際工作中，可以利用PCI總線將采集數據直接傳到系統(tǒng)內存，可有效解決數據的實時傳輸和存儲，為信號的實時處理提供方便。PCI總線數據采集卡還可以在Windows XP操作系統(tǒng)下，進行實時過程測控，其原理是通過WDM設備驅動程序設計的方法，使程序獲得在系統(tǒng)核心態(tài)執(zhí)行的能力，最終實現實時過程監(jiān)控，具有工作可靠性高，動作完成精確到位，測控軟件具有良好的易用性等優(yōu)良特質。又如，在電機控制的實際應用過程中，需要實時采集和處理電機的工作電流，實際的轉速，電樞的溫度等數據。而PCI數據采集卡在電機控制中的運用，可先將采集到的數據通過PCI總線高速傳輸到主機內存，然后再進行后期的分析和處理，實現了數據的高速采集與傳輸。能滿足工作中由于信號的持續(xù)時間短，需要采集的數據量大，需要很高的采集頻率進行數據采集的需要。隨著PCI總線的普及應用，基于PCI總線的采集系統(tǒng)設計有十分廣闊的前景。

參考文獻

[1]張軍,彭宣戈.嵌入式系統(tǒng)硬件抗干擾技術[J].微計算機信息,2006.

[2]PLX Technology,PCI 9052 Data Book.

[3]顧志遠,洪國勝.VISUAL BASIC入門與應用[M].清華大學出版社.

[4]張正茂,左維.PCI總線數據采集卡設計[J].光電技術應用,2004,04.

[5]譚博釗,徐元軍,單濤,陶然.PCI總線接口技術及其在高速數據采集系統(tǒng)中的應用[J].電子技術應用,2002.

作者簡介

喻雙林，男，江漢大學，07通信班。