статья: АЦП: Зачем разрабатывать с нуля? Дешевле и эффективнее применить готовую плату... 2001 г.

Алексей Лапин

Собственная разработка обходится дороже и занимает больше времени, чем применение покупного изделия. В полной мере это относится к АЦП. В настоящее время на рынке России имеются готовые решения. Эта статья о платах АЦП/ЦАП на шину PCI, производства ЗАО "Л Кард" (www.lcard.ru) Кроме того "Л Кард" выпускает платы АЦП, ЦАП, дискретного ввода/вывода на ISA, USB, LPT (EPP), COM и модульные системы сбора данных.

Платы серии L-7xx являются современными, быстродействующими и надежными устройствами для ввода, вывода и обработки аналоговой и цифровой информации. Благодаря интерфейсу PCI обеспечена высокая скорость обмена данными с программой пользователя, исключаются конфликты с другими устройствами PC. Все режимы работы плат задаются программно. Платы данной серии можно рассматривать и как удобное средство для многоканального сбора информации, и как законченную систему с собственным процессором, позволяющую искушенному пользователю реализовать свои собственные алгоритмы обработки сигналов на уровне программирования цифрового сигнального процессора (DSP) платы.

Пусть Вас не пугает, что на плате установлен сигнальный процессор: как правило, большинству пользователей не приходиться знакомиться с программированием DSP, поскольку BIOS платы поддерживает ввод/вывод данных в различных режимах. В нем реализованы наиболее часто используемые алгоритмы ввода/вывода, поэтому необходимость в написании собственных программ для сигнального процессора возникает только при решении сложных специализированных задач. Так DSP может обеспечить обработку аналоговых сигналов независимо от компьютера и решение задач управления с обратной связью.

В данной статье приводится описание идеологически очень схожих друг с другом плат
L-761, L-780 и L-783, обладающих следующими характеристиками:

все платы:

• интерфейс с шиной PCI посредством микросхемы PCI-9050-1 (PLX Technology);
• современный сигнальный процессор ADSP-218x (Analog Devices);
• 16 дифференциальных каналов или 32 с общей "землей" для аналогового ввода с возможностью автоматической калибровки нуля;
• два входа для внешней синхронизации при вводе сигнала;
• два канала аналогового вывода 12^ти битного ЦАП (опция);
• порт цифрового ввода/вывода, имеющий по 16 входных и выходных линий;

плата L-761:

• максимальная частота работы 14^ти битного АЦП - 125 кГц;
• аналоговая часть платы имеет гальваническую развязку до 500 В с цифровой частью и с цепями персонального компьютера, что расширяет диапазон применения платы и повышает помехозащищенность аналогового тракта.

плата L-780:

• максимальная частота работы 14^ти битного АЦП - 400 кГц;

плата L-783:

• максимальная частота работы 12^ти битного АЦП - 3 МГц.

На платах установлен один АЦП, на вход которого при помощи коммутаторов может быть подан сигнал с одного из 16 дифференциальных или 32 униполярных аналоговых каналов с внешнего разъема. Отсутствие пропуска кодов гарантировано

Устанавливается опционно. Это очень выгодно потребителю - он может не платить за ненужную функцию.

На плате имеются раздельные входные и выходные линии уровней ТТЛ (по 16 бит).

При точных измерениях особенно важно правильно подключить сигналы к измерительной системе. Возможность дифференциального или униполярного подключения сигналов к платам, раздельные контакты аналоговой и цифровой земли и гальваническая развязка платы L-761 обеспечивают возможность подключения любых источников сигналов.

При дифференциальной схеме подключения обеспечивается подавление шумов, возникающих на соединительных проводах, не менее чем на 60 дБ.

В случае многоканального ввода сигналов приходится учитывать наличие входной емкости коммутаторов аналогового тракта С_вх» 100 пФ. Ошибка установления аналогового тракта не превысит ошибки работы самого АЦП, если выполняется следующий критерий:

Максимальное выходное сопротивление источника сигнала для плат L-761 и L-780 должно быть не более 5 кОм, а для L-783 не более 1 кОм.

При работе с платой L-783 на частотах АЦП выше 400 кГц рекомендуется подключение через согласованные линии.

Схемы подключения для плат L-761 и L-780.
Источник с плавающим выходом (не заземленным).
а. 16 каналов, дифференциальный режим.
б. 32 канала, псевдодифференциальный режим
Источник с заземленным выходом
в. 16 каналов, дифференциальный режим.
г. 32 канала.
д. Источник с дифференциальным выходом (только дифференциальный режим.)

Любые вопросы и замечания по платам принимаются фирмой - производителем и оперативно отрабатываются. ЗАО "Л Кард" обеспечивает консультации по всем возникшим у пользователей вопросам. Гарантия на все изделия - 18 месяцев. Выполняется послегарантийное обслуживание.

В том случае, если Вы приобрели плату только для обеспечения качественного ввода аналоговых сигналов в компьютер, то Вам не придется изучать ассемблер сигнального процессора. Скорее всего, Вам также не придется изучать низкоуровневое программирование платы, поскольку к плате поставляется законченный набор подпрограмм (API-функций).

В качестве базового языка при написании API-функций был выбран язык С++, поскольку он является одним из самых широко распространенных и применяемых языков. Практически все современные языки программирования, включая Паскаль, Бейсик и Фортран, имеют возможность вызывать откомпилированные функции, написанные в стандарте С++. К платам прилагается готовая библиотека подпрограмм, в которую включено множество разнообразных функций для облегчения пользователю написания собственных программ. Данная библиотека позволяет использовать практически все возможности плат, не вдаваясь в тонкости их низкоуровневого программирования. Если вы все же собираетесь сами программировать платы на низком уровне, то наша библиотека может быть использована в качестве законченного и отлаженного примера (доступны исходные тексты).

API-функции, позволяют осуществлять ввод/вывод аналоговой и цифровой информации в асинхронном и синхронном режимах, генерацию прерываний, конфигурацию FIFO буферов и многое другое.

Программное обеспечение поддерживает работу в DOS и Windows'95/98/2000/NT. Содержит:

• драйвера;
• библиотеки функций;
• документацию;
• утилиты настройки плат;
• примеры программирования.

Платы комплектуются программой многоканального осциллографа - спектроанализатора - регистратора "L-Graph" под Windows'98/2000/NT. Она обеспечивает регистрацию на диске сигналов с АЦП. Просмотр осциллограмм или спектров. Возможна обработка выходных файлов другими программами.