LabVIEW數(shù)據(jù)采集設備的定時與觸發(fā)概要.doc

1、334 偏度203.4同步的方法201.1 .1開始觸發(fā)同步20342采樣時鐘同步20343參考時鐘同步21344主時基同步22345采樣時鐘時基同步 22346 %昆合時鐘同步233.5計數(shù)器同步23目錄3.6 觸發(fā)延遲校正24 3.7與同步相關(guān)的概念243.7.1 子系統(tǒng)243.7.2 定時引擎24373事件253.7.4 導出信號動作 263.7.5 軟件事件27LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第1頁定時與觸發(fā)一、硬件定時和軟件定時的比較軟件定時或硬件定時用于控制信號生成的時間。硬件定時，例如， 設備上的時鐘（數(shù)字信號），控制信號生成的速率。軟件定時就是由操作 系統(tǒng)和軟件來控制采樣生

2、成，而不是由測量設備來控制。硬件時鐘運行 遠比軟件快。硬件時鐘比軟件更為精確。在NI-DAQmx中，選擇采樣時鐘定時函數(shù)/VI來確定硬件定時，或設 置采樣時鐘的采樣定時類型屬性。如不進行上述設置，將采樣定時類型 屬性設置為按需采集，表示已選擇軟件定時。注：有些設備不支持硬件定時。關(guān)于設備是否支持硬件定時，請查看 設備的說明文檔。1.1時鐘周期性的數(shù)字邊沿可當作時鐘用來計時。采樣時基時鐘和20 MHz時 基時鐘表示消耗的時間，用于將信號按時間對齊。時鐘，顧名思義通常 不像觸發(fā)一樣引起某個動作。采樣時鐘例外。下列是DAQ設備常用的時鐘。關(guān)于設備上時鐘的詳細信息，見設備 的說明文檔。AI轉(zhuǎn)換時鐘一多

3、路復用設備上直接引發(fā)ADC轉(zhuǎn)換的時鐘。與設備 最快的AI轉(zhuǎn)換時鐘速率相比,默認AI轉(zhuǎn)換時鐘另需要通道間10 u s的 穩(wěn)定時間。當采樣時鐘頻率過高而導致無法使用10 us額外穩(wěn)定時間 時，默認A1轉(zhuǎn)換時鐘頻率將使用采樣時鐘頻率所允許的最高穩(wěn)定時間。 如一個任務中有多臺設備，即使這些設備最大允許的AI轉(zhuǎn)換時鐘速率可 能不同，任務中的所有設備均使用相同的額外穩(wěn)定時間。AI轉(zhuǎn)換時鐘時基一被分成更精確的時間精度，用作A1轉(zhuǎn)換時鐘。AI采樣時鐘一控制采樣時間間隔的時鐘。采樣時鐘每滴答一次（生 成一次脈沖），即在每條通道上采集一個樣本。AI采樣時鐘時基一作為AO采樣時鐘源的板載時鐘。AO采樣時鐘 時基被劃

4、分為更細的精度，生成AO采樣時鐘。計數(shù)器時基一連接至計數(shù)落源接線端的時鐘（例如，Ctrt）Source）o LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第2頁DI采樣時鐘一控制采樣時間間隔的時鐘。采樣時鐘每滴答一次（生成一次脈沖），即在每條通道上采集一個樣本。DO采樣時鐘一控制采樣時間間隔的時鐘。采樣時鐘每滴答一次（生 成一次脈沖），即在每條通道上采集一個樣本。DO采樣時鐘時基一作為DO采樣時鐘源的板載時鐘。DO采樣時鐘 時基被劃分為更細的精度，生成DO采樣時鐘。主時基一設備上其他計數(shù)器時鐘的板載時鐘。主時基被劃分為更細 的精度，用于生成更慢的時鐘測量消耗的時間。該時基是板載時鐘作為 AI采樣時鐘時基

5、、AO采樣時鐘時基和計數(shù)器時基的源。12.8 MHz時基一主時基的板載時鐘源，由此派生出其他時基。該時 基用于在機箱之間同步任務。13.1072 MHz時基一主時基的板載時鐘源，由此派生出其他時基。該 時基用于在機箱之間同步任務。20 MHz時基一主時基的板載時鐘源，由此派生出其他時基，如設備不支 持80 MHz時基。否則，通過將80 MHz時基除以4,生成一個新的時鐘。80 MHz時基一主時基的板載時鐘源，由此派生出其他時基。100 MHz時基一主時基的板載時鐘源，由此派生出其他時基。100 kHz時基一通過將20 MHz除以200形成的時鐘。注：M系列、C系列和X系列設備沒有隨機頻率的主時

6、基。這些設備 直接使用 20 MHz/80 MHz/100 kHz 時基。LabVIEW儀器測量:之定時與觸發(fā)篇第3頁 下圖顯示了使用模擬輸入和模擬輸出定時的M系列時鐘?？?圖中的黑色圓圈表示接線端。LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第4頁下圖顯示了使用模擬輸入和模擬輸出定時的C系列時鐘。LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第5頁下圖顯示了使用模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字輸入和數(shù)字輸出定時的X系列時鐘?？驁D中的黑色圓圈表示接線端。LabVIEW儀器測量:之定時與觸發(fā)篇第6頁下圖顯示了使用模擬輸入和模擬輸出定時的E系列時鐘?？驁D中 的黑色圓圈表示接線端。注意：觸發(fā)和時鐘的區(qū)別 當作為觸發(fā)使用的數(shù)字

7、邊沿具有周期性時，觸發(fā)和時鐘的區(qū)別不大。在 上述情況下，觸發(fā)就是引起設備進行一個操作的時鐘信號。采樣時鐘就 是一個很好的例子。生成一個采樣的激勵通常為一個時鐘信號，所以， NI-DAQmx配置采樣時鐘，而不是采樣觸發(fā)。將采樣時鐘看作一種提供 觸發(fā)信號的方式，兩者的區(qū)別就顯而易見了。1.2采樣定時類型NI-DAQmx引入了采樣定時類型的概念。每種定時類型都是激勵信號生 成的不同方式。通過“定時”函數(shù)/VI選擇采樣定時類型。也可通過屬性 設置下列采樣定時類型：采樣時鐘一一產(chǎn)生各個采樣的數(shù)字邊沿。幾乎所有的設備都有一個專門 的板載時鐘用于周期性產(chǎn)生這些邊沿。當時鐘源不是專用的板載時鐘 時，邊沿可能是

8、非周期性的。即使邊沿是非周期性的，仍需使用采樣時 鐘定時。采樣時鐘定時是硬件定時的一種。按要求一一每次讀取或?qū)懭牒瘮?shù)/VI執(zhí)行時，設備盡快生成所需的采樣。在LabVIEW儀器測量:之定時與觸發(fā)篇第7頁該模式下，采樣質(zhì)量屬性被忽略。按需采集是一種軟件定時。檢測更改當NI-DAQmx在數(shù)字線或數(shù)字端口檢測到改動（上升沿、 下降沿或兩者兼而有之），改動檢測定時從數(shù)字物理通道采集樣本。改動 檢測定時減少了應用程序需處理的數(shù)字數(shù)據(jù)。在某些設備上需注意改動 檢測造成的過溢。NI-DAQmx在下一次改動檢測事件之前無法讀取采 樣，即會發(fā)生過溢。造成一個或多個采樣丟失。使用“改動檢測定時”函數(shù)/VI,指定要檢

9、測改動的上升沿和下降沿。任 務開始后，可使用過溢屬性查詢是否有過溢發(fā)生。握手一一握手采樣定時類型用于通過8255協(xié)議采集或生成數(shù)字數(shù)據(jù)。許 多設備具有8255芯片，部分仿8255協(xié)議的設備默認支持握手定時類型。突發(fā)握手一一突發(fā)握手定時在數(shù)據(jù)線上使用時鐘協(xié)議采集或生成數(shù)字數(shù) 據(jù)。該定時類型有三種控制信號：采樣時鐘、暫停觸發(fā)和傳輸就緒事 件。如外圍設備置暫停觸發(fā)無效，DAQ設備置“傳輸就緒”事件有效， 每個活動采樣時鐘邊沿均會發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)是否導入或?qū)С霾蓸訒r鐘，可以有單獨的突發(fā)握手事件函數(shù)/VI。因 為在兩臺設備之間共享時鐘會有諸多限制（例如，設置和保持時間），所 以選用合適的函數(shù)/VI較為

10、重要。隱式一一隱式采樣模式用于使用計數(shù)器采集周期或頻率采樣。也用于生 成脈沖。定時類型被稱為隱式，因為待測量的信號是定時信號本身，或 定時在生成的脈沖序列中是隱式的。12.1采樣時鐘設備使用采樣時鐘控制采集樣本和生成樣本的速率。采樣時鐘設置兩個 采樣之間的時間間隔。時鐘的每次計時周期都在每個通道上開始一次采 樣或生成一個采樣。在傳統(tǒng)NI-DAQ （Legacy）中，采樣時鐘被成為掃描時 鐘或掃描間隔計數(shù)潛。也可將外部時鐘源作為采樣時鐘。在軟件中，通 過指定采樣率指定間隔（時鐘采集或生成信號的速度），在傳統(tǒng)NI- DAQmx中被稱為掃描速率或更新速率?？赏ㄟ^應用于信號的信號調(diào)理和 應用程序中的通

11、道數(shù)量限制采樣率。但是，只有當采樣率接近設備的最 大采樣率時，通道數(shù)量才會影響到測量。注：不是所有設備都支持數(shù)字I/O的采樣時鐘定時。LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第8頁1.2.2握手如要通過交換信號實現(xiàn)與外部設備通信，請求和確認數(shù)據(jù)傳輸，可 使用握手信號。例如，需從掃描儀獲取一個圖像。整個過程分為下列步驟：1 .掃描儀掃描圖像并傳輸數(shù)據(jù)就緒后發(fā)送一個脈沖至測量設備。2 .測量設備讀取8位、16位或32位數(shù)字采樣。3 .測量設備發(fā)送一個脈沖至掃描儀，告知掃描儀數(shù)字采樣讀取完畢。4 .掃描儀準備發(fā)送另一個數(shù)字采樣時再發(fā)送一個脈沖。5 .測量設備接收到該數(shù)字脈沖后，設備開始讀取采樣。上述過程

12、重復執(zhí)行直到采樣全部傳輸完畢。注：不是所有設備都支持握手通信。關(guān)于設備是否支持握手，請查看 設備的說明文檔。對于E系列設備，只有超過8條數(shù)字線的設備（有附 加8255芯片）支持握手通信。一、突發(fā)握手信號支持突發(fā)握手定時的設備使用下列三個信號：必暫停觸發(fā)（舊稱：REQ）幺 傳輸事件就緒（舊稱：ACK）幺采樣時鐘對于數(shù)字輸入任務，暫停觸發(fā)信號為邏輯低，傳輸就緒為邏輯高, 采樣被發(fā)送至測量設備。對于數(shù)字輸出任務，暫停觸發(fā)信號為邏輯低， 傳輸事件就緒為邏輯高，采樣被發(fā)送至測量設備。采樣時鐘，無論是板 載的，還是外部的，都用于控制定時機制。數(shù)據(jù)傳輸或采集載采樣時鐘 的上升沿或下降沿發(fā)生。突發(fā)握手信號的默

13、認接線端因設備而異。二、仿8255協(xié)議設備的握手信號仿8255協(xié)議設備支持兩種握手信號:與握手觸發(fā)一也稱為選通脈沖輸入(STB)和確認輸入(ACK)。幺握手事件一也稱為輸入緩沖區(qū)滿(1BF)和輸出緩沖區(qū)滿(OBF)。對于輸入任務，當握手觸發(fā)信號為低，采樣被發(fā)送至測量設備。當發(fā)送 采樣后，握手觸發(fā)為高，即告知周圍設備數(shù)據(jù)已被讀取。對于數(shù)字輸 出，NI-DAQmx設備發(fā)送采樣至外圍設備時握手事件為低。外圍設備接 收到采樣后發(fā)送低脈沖至握手觸發(fā)線。關(guān)于數(shù)字端口的握手信號配置的 詳細信息，請參考設備的說明文檔。LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第9頁握手信號的默認接線端因設備而異。三、8255設備的

14、握手信號握手通信的8255設備支持下列四種握手信號：的選通脈沖輸入(STB)焰輸入緩沖區(qū)滿(IBF)的輸出緩沖區(qū)滿(OBF)必確認輸入(ACK)STB和1BF信號用于數(shù)字輸入操作，OBF和ACK信號用于數(shù)字輸出操 作。當STB線為低時，采樣被發(fā)送至測量設備。當發(fā)送采樣后，IBF為 高，即告知周圍設備數(shù)據(jù)已被讀取。對于數(shù)字輸出，當軟件發(fā)送采樣至 外圍設備時，OBF為低。外圍設備接收到采樣后發(fā)送低脈沖至ACK線。 關(guān)于數(shù)字端口的握手信號配置的詳細信息，請參考設備的說明文檔。多個端口上的數(shù)字數(shù)據(jù)對于8255設備，任務中的端口決定使用哪條握手線。始終使用任務中高 階端口相關(guān)的握手線。例如，如將端口 1

15、和端口 2組合至一個任務，使 用與端口 2相關(guān)的握手線。如端口用于數(shù)字輸入，則將所有STB線連接起來，如下圖所示。將任務 中最高階端口的IBF線連接至其他設備。其他端口的IBF信號無需連 接。如在8255設備上組合數(shù)字輸出的端口，僅連接端口列表中最后一個端口 的握手信號，如下圖所示。LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第10頁進行握手通信時，一些數(shù)字線自動被預留為用于控制，無法使用。使用 哪條控制線取決于當前使用的端口和握手通信的通道（輸入或輸出）。端 口中未用于控制的其他數(shù)字線仍可使用。如在握手任務中通過任意線傳 輸數(shù)據(jù)，整個端口都被預留為握手數(shù)據(jù)，端口中的其他線無法使用。13硬件定時單點采

16、樣模式在硬件定時單點采樣模式下，采樣通過硬件定時方式連續(xù)生成和采集， 不帶緩沖機制。必須使用采樣時鐘或改動檢測定時類型。其他定時類型 不支持。如要獲知循環(huán)是否在規(guī)定時間內(nèi)（例如，控制應用）完成，請使用硬件 定時單點采樣模式。因為使用硬件定時單點采樣模式時沒有緩沖區(qū)，所以要確保讀取和寫入 的速度能滿足硬件定時的速度。如讀取或?qū)懭氩僮餮舆t，將會返回錯 誤。連續(xù)脈沖（硬件定時更新）是硬件定時單點的計數(shù)落輸出。L4多路復用采樣和同步采樣設備的采樣方式有多路復用采樣和同步采樣兩種。同步采樣設備的每條 模擬通道上都有一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可同時從所有通道上采樣，如下圖所 示。多路復用采樣設備的所有模擬輸入通道共

17、享一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器。這些設備 使用采樣時鐘和轉(zhuǎn)換時鐘。采樣時鐘在掃描列表中列出的所有通道上開 始樣本采集。轉(zhuǎn)換時鐘使每條獨立的通道開始模數(shù)轉(zhuǎn)換。下圖顯示了使 用多路復用采樣的設備LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第11頁的三通道模擬輸入任務。與S系列不同，樣本的數(shù)字化不是同時 發(fā)生的。為了達到指定的采樣速率，轉(zhuǎn)換時鐘運行速度遠快于采樣時鐘。例如，如指定8條模擬輸入通道上的采樣速率為10S/S,轉(zhuǎn)換時鐘必須至少是采樣率的8倍（80 Hz）,以保證每條通道均以每秒10個采樣的速度進行采 樣。在較快的采樣速率下，還必須考慮通道間采樣的穩(wěn)定時間。1.5 設置和保持時間當DAQ設備采集數(shù)字信號時，信號必

18、須經(jīng)過一段穩(wěn)定時間才能用于定時 的時鐘邊沿。開始用作時鐘前的穩(wěn)定時間被成為設置時間。開始用作時 鐘后的時間被成為保持時間。關(guān)于最小穩(wěn)定設置時間和保持時間的信 息，見設備的說明文檔。1.6 同步模擬輸出按需定時一般情況下，如在多條模擬輸出通道上使用軟件定時，NI-DAQmx將寫 入第一個采樣至第一個數(shù)模轉(zhuǎn)換潛，采樣生成。然后，NI-DAQmx將采 樣寫入第二個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，采樣又生成，依此類推。但是，在同步單點 按需定時下，NI-DAQmx將數(shù)據(jù)寫入數(shù)模轉(zhuǎn)換器后，所有數(shù)據(jù)一次生 成。通過啟用同步模擬輸出屬性設置該定時方法。1.7 定時響應模式數(shù)字1/0和DAQ設備通常使用單循環(huán)定時響應模式，即在下

19、一個有效采 樣時鐘邊沿上響應外部信號。支持流水線響應模式的設備（例如，支PCIe-6536、NI PCle-6537 ）可在 若干個采樣時鐘周期之后的邊沿上響應外部信號。該模式使用源同步時 鐘，同步返回時鐘和數(shù)據(jù)至采集設備。在源同步數(shù)據(jù)傳輸下，采集和生 成數(shù)據(jù)的速度遠快于單循環(huán)定時源模式。在流水線定時響應模式下，可配置外部采樣時鐘。但是采樣時鐘必須在 任務轉(zhuǎn)換為“就緒”狀態(tài)之前運行和開始。如導出采樣時鐘，任務轉(zhuǎn)換 為“就緒”狀態(tài)時發(fā)生導出事件。對于其他事件，任務從不處于“就 緒”狀態(tài)時，信號保持導出狀態(tài)。LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇 第12頁一、觸發(fā)NI-DAQmx控制的設備進行的動作

20、，稱為操作。常見的操作包括生成一 個采樣、開始一個波形采集。每個NI-DAQmx操作都需要一個激勵或原 因。操作在激勵發(fā)生時進行。這個激勵就是觸發(fā)。觸發(fā)根據(jù)其引發(fā)的操 作命名： 夠前移觸發(fā) 烙到期觸發(fā) 幺握手觸發(fā) 幺暫停觸發(fā) 焰參考觸發(fā) 夠開始觸發(fā) 焰準備開始觸發(fā)除了要指定觸發(fā)引起的操作之外，還必須選擇觸發(fā)的類型，即如何產(chǎn)生 這個觸發(fā)。2.1 前移觸發(fā)前移觸發(fā)是使開關(guān)設備執(zhí)行掃描列表中下一個操作的觸發(fā)。可將前移觸 發(fā)配置為在數(shù)字信號的邊沿或“發(fā)送軟件觸發(fā)"函數(shù)/VI運行時發(fā)生。2.2 準備開始觸發(fā)配置一個準備開始觸發(fā)時，準備開始觸發(fā)發(fā)生后，計數(shù)器任務才會響應 開始觸發(fā)?？蓪⒃撚|發(fā)配置

21、為在數(shù)字信號邊沿發(fā)生。準備開始觸發(fā)與開 始觸發(fā)不同，通常用于前置計數(shù)器/計時器的應用?？墒褂脺蕚溟_始觸發(fā) 同步多個任務，例如，計算邊沿和脈沖生成。開始觸發(fā)用于開始信號采 集或生成。2.3 到期觸發(fā)到期觸發(fā)將使看門狗任務到期?？墒褂迷撚|發(fā)代替看門狗定時器來表示 時間到期?？蓪⒃撚|發(fā)配置為在數(shù)字信號邊沿發(fā)生。2.4 握手觸發(fā)握手觸發(fā)是來自外圍設備的控制信號。外圍設備發(fā)送握手信號告知DAQ 設備已采集到一個采樣（輸入任務）或已生成一個采樣（輸入任務）。對 于輸入任務，默認在采樣輸入數(shù)據(jù)條件屬性指定的觸發(fā)位置，或周圍設 備置握手觸發(fā)有效LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第13頁時DAQ設備鎖住數(shù)據(jù)。

22、2.5 暫停觸發(fā)在采樣時鐘定時或突發(fā)握手定時下，暫停觸發(fā)用于暫停一個正在進行的 采集或生成。置該觸發(fā)無效即重新開始采集或生成。使用暫停觸發(fā)的注 意事項因設備而異。2.6 參考觸發(fā)參考觸發(fā)在一組輸入采樣中創(chuàng)建參考點?？蓪⒃撚|發(fā)配置為在一個數(shù)字 邊沿、數(shù)字信號、模擬邊沿或模擬信號進入或離開窗體區(qū)域時發(fā)生。在 參考點前采集的數(shù)據(jù)為預觸發(fā)數(shù)據(jù)。在參考點前采集的數(shù)據(jù)為預觸后數(shù) 據(jù)。2.7 開始觸發(fā)開始觸發(fā)令采集或生成開始?？蓪⒃撚|發(fā)配置為在一個數(shù)字邊沿、數(shù)字 信號、模擬邊沿或模擬信號進入或離開窗體區(qū)域時發(fā)生。2.8 觸發(fā)類型除了要指定觸發(fā)引起的操作之外，還必須選擇觸發(fā)的類型，即如何產(chǎn)生 這個觸發(fā)。如要觸

23、發(fā)一個模擬信號，使用模擬邊沿觸發(fā)或模擬窗觸發(fā)。 如要觸發(fā)一個數(shù)字信號，請選擇數(shù)字邊沿觸發(fā)，源通常為PFI管腳。2.8.1 模擬邊沿觸發(fā)模擬邊沿觸發(fā)的設備在信號的電平和斜率（上升或下降）都滿足某一條 件時被觸發(fā)。設備確認某一個觸發(fā)條件后，設備將進行觸發(fā)指定的操 作，例如，開始測量或者標記觸發(fā)發(fā)生時采集到的信號。模擬觸發(fā)信號 可連接至任何接收模擬信號的輸入通道或接線端。詳細信息見特定設備 模擬信號觸發(fā)注意事項。下圖顯示的觸發(fā)在信號到達3.2時采集上升沿信號。LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第14頁滯后就是在觸發(fā)電平之上或之下加窗，通常用于減少信號中噪聲或毛刺 造成的偽觸發(fā)。如在上升沿使用滯后窗

24、，信號電平在電平（或閾值電 平）減去滯后值時，觸發(fā)開始生效，直到信號穿過電平。信號低于電平 減去滯后值時，觸發(fā)失效。例如，如在上例中加入滯后為1,信號電平為3.2,信號超過2.2或低于 2.2時，觸發(fā)開始。觸發(fā)在信號超過3.2時置操作有效，信號低于2.2時置操作無效。如在下降沿使用滯后窗，信號電平在電平（或閾值電平）加上滯后值 時，觸發(fā)開始生效，直到信號穿過并低于電平。信號高于電平加上滯后 值時，觸發(fā)失效。如果在下降沿上使用觸發(fā)，滯后為1,電平為3.2,信 號必須上升到達4.2或下降到3.2以下，觸發(fā)才有效。觸發(fā)在信號落至 3.2以下時置有效，在信號升上4.2以上時置無效。2.8.2 模擬電平

25、觸發(fā)模擬電平觸發(fā)類似于模擬邊沿觸發(fā)。無論是哪種觸發(fā)，都需指定邊沿（上升LabVIEW儀器測量:之定時與觸發(fā)篇第15頁沿或下降沿）和觸發(fā)電平。模擬邊沿觸發(fā)關(guān)注觸發(fā)條件滿足時的 點。模擬電平觸發(fā)關(guān)注信號位于觸發(fā)電平之上或之下的持續(xù)時間。模擬 電平觸發(fā)通常用作暫停觸發(fā)。暫停觸發(fā)在觸發(fā)條件滿足時置動作有效或 無效。下圖顯示了當信號超過觸發(fā)電平時觸發(fā)生效和信號低于觸發(fā)電平 時觸發(fā)失效的兩個過程。觸發(fā)失效類似于暫停觸發(fā)。2.8.3 模擬窗觸發(fā)窗觸發(fā)在模擬信號進入或離開兩個電壓值定義的窗時發(fā)生。設置窗的上 限值和下限值指定窗的上下沿。下圖顯示了信號進窗后開始采集數(shù)據(jù)的 觸發(fā)。下圖顯示了信號離開窗后開始采集數(shù)

26、據(jù)的觸發(fā)。LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第16頁2.8.4數(shù)字邊沿觸發(fā)數(shù)字邊沿觸發(fā)通常是一個有兩個離散電平的TTL信號：高電平和低 電平。當信號從高到低，或從低到高時，即產(chǎn)生了一個數(shù)字邊沿。數(shù)字 邊沿有兩種，上升沿和下降沿。可在數(shù)字信號的上升沿或下降沿產(chǎn)生開 始或參考觸發(fā)。下圖顯示了數(shù)字觸發(fā)信號下降沿后開始的采集。一般情況下，數(shù)字 觸發(fā)信號連接至測量設備的PF1管腳。2.8.5 數(shù)字電平觸發(fā)數(shù)字電平觸發(fā)根據(jù)數(shù)據(jù)線上讀取的值來開始、停止或暫停采集或生 成。2.8.6 數(shù)字模式觸發(fā)數(shù)字模式觸發(fā)就是將設備配置為在特定物理通道上檢測一個特定形 狀的數(shù)字信號。檢測到條件后，設備將執(zhí)行觸發(fā)相關(guān)的動作

27、，例如，開 始一個任務或標記觸發(fā)發(fā)生時采集到的信號。數(shù)字信號通過下列字符定義：X：忽略物理通道0：匹配物理通道上的邏輯低值1:匹配物理通道上的邏輯高值R：匹配物理通道上的上升沿E：匹配物理通道上的上升沿或下降沿F：匹配物理通道上的下降沿例如，如指定數(shù)字信號模式為XI1100,源為dev l/line0:4,dev l/line6,當物理通道 devl/linel devl/line2 和 devl/line3 為邏輯高，devl/line4和devl/line6是邏輯低時，發(fā)生模式匹配。devl/lineO 被忽略。LabVIEW儀器測量:之定時與觸發(fā)篇第17頁對于端口上的模式觸發(fā)，模式匹配按

28、相反的順序發(fā)生。例如，如指 定數(shù)字信號模式為11000000,源為devl/porlO,當物理通道devl/lineO和 devl/linel為邏輯高，其他6條線為邏輯低時，發(fā)生模式匹配。2.8.7 軟件觸發(fā)軟件觸發(fā)根據(jù)發(fā)送的軟件觸發(fā)命令，開始、停止或暫停一個采集或 生成，或前移一個掃描列表項。使用“DAQmx發(fā)送軟件觸發(fā)"函數(shù)/VI 生成一個軟件觸發(fā)命令。LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第18頁三、同步同步操作通過連接定時信號和控制信號實現(xiàn)。同步操作可以是在一臺設備上或多臺設備上。例如，在同一臺M系列設備上同步模擬輸入和 模擬輸出。同步操作的定時和控制信號分為三類：時鐘、觸發(fā)和

29、事件。通過連接兩個接線端形成時間和控制信號的回路。選擇接線端作為時鐘或觸發(fā)的源。在PCI設備上，RTSI總線可用于信號連線。在PXI設 備上，PXI觸發(fā)總線提供連線。要使NI-DAQmx查找到一條閑置的PXI 觸發(fā)線，必須在MAX中進行PXI機箱識別。要使Nl-DAQmx查找到一 條閑置的RTSI線，必須在MAX中創(chuàng)建一條RTSI線纜，然后將其應用 于線纜連接的設備。MAX中的連線圖給出了設備上可能的連線方案。在一些設備上，將多個模塊上的模擬輸入、模擬輸出和數(shù)字輸入/輸 出通道加入同一個任務中，可同步多個通道。任務中的所有通道的類型 必須相同，例如，模擬輸入、計數(shù)器輸出，等等。3.1 同步的類

30、型，鎖步和握手鎖步是指兩個或兩個以上相似的設備共享定時和觸發(fā)，并作為一個 設備使用。在同一臺設備的模擬輸入和模擬輸出上使用相同的采樣時鐘 也是鎖步。鎖步是為了盡量減少偏度。在鎖步中，時鐘和觸發(fā)通常是共 享的。握手同步（激勵/響應）用在多臺設備按順序執(zhí)行的情況。在握手同 步中，觸發(fā)和事件通常是共享的。例如，簡化的DAC測試。數(shù)字設備發(fā) 送一個數(shù)字信號到數(shù)模轉(zhuǎn)換器，然后一個信號使數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生一個響 應電壓。幾乎在同時，數(shù)字設備發(fā)送信號至DMM, DMM測量數(shù)模轉(zhuǎn)換 器輸出的電壓。DMM完成測量后發(fā)送信號至數(shù)字設備，使數(shù)字設備發(fā)送 下一個信號至數(shù)模轉(zhuǎn)換潛。在鎖步同步中，所有操作均使用一個時鐘或觸發(fā)

31、。在握手同步中，觸發(fā) 或事件在兩個操作之間被保留（例如，DMM的采樣完成事件被接收該事 件的數(shù)字設備作為采樣時鐘）。3.2 主設備和伺服設備大多數(shù)同步應用會使用其他設備的信號z例如，采樣時鐘同步的設備會 使用來自其他設備的采樣時鐘。參考時鐘同步不是直接使用設備的板載 時鐘，而是將板載時鐘鎖入共享時鐘，所有設備將使用某臺設備上的開 始觸發(fā)。LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第19頁提供信號的設備叫做主設備，應用程序中其他使用該信號的設備 叫做伺服設備。主設備提供所有信號，任務一開始主設備就開始采集生 成樣本。伺服設備宜到接收到主設備的信號后才開始采集或生成數(shù)據(jù)。 因此，開始主設備上的任務之前必

32、須先開始伺服設備上的任務。任務在 伺服設備上開始后，即開始等待主設備發(fā)出的信號。然后，任務在主設 備上開始，主設備發(fā)送同步信號，保證所有設備同時采集或生成樣本。 如在開始伺服設備任務之前開始主設備上的任務，伺服設備上任務開始 之前主設備采集或生成的數(shù)據(jù)的時間具有不確定性。在上述情況下應用 程序沒有實現(xiàn)同步，會產(chǎn)生錯誤。3.3 錯誤源同步測量時，有下列錯誤源：3.3.1 抖動抖動是時鐘周期之間（兩次采樣之間）的微小差別。抖動反映為數(shù)字化 信號中的噪聲，對高頻信號影響更大。在時鐘路徑上添加各種元器件均 會導致抖動。使用精確的時鐘源可以減少抖動，但是不能徹底消除抖 動。332穩(wěn)定性穩(wěn)定性指的是時鐘抵

33、抗頻率波動的程度?？僧a(chǎn)生頻率波動的因素包括溫 度、時間、電壓、擾動、震動、電容負載，等等。溫度是影響晶振穩(wěn)定 性的最主要因素。有些晶振被置于恒溫外殼內(nèi)，以確保穩(wěn)定性處于一個 合理的范圍。這些晶振也稱為恒溫控制晶體振蕩器(OCXO)。例如，NI 6608中包括一個OCXO。333精度時鐘精度指時鐘的實際頻率與指定頻率的匹配度。時鐘頻率由振蕩器產(chǎn) 生。但是，振蕩器產(chǎn)生的頻率不是絕對精確的頻率。振蕩器時鐘的精度 受晶振和振蕩器組裝方式的影響。描述計時錯誤有各種不同的方式。常見的計時錯誤有ppm (百萬分之 一)和ppb (十億分之一)。百萬分之一描述錯誤的概率。例如，如要找 出錯誤為5 ppm的80

34、 MHz振蕩器出錯概率，必須將振蕩器頻率 (80,000,000)乘以5,然后除以1,000,000。如下列等式所示：80,000,000 Hz (5 Hz/1,000,000 Hz) = 400 Hz。LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第2。頁從上述等式中可知，振蕩器錯誤的頻率是400 HZ。時鐘的實際頻 率為79,999,600 Hz - 80,000,400 Hz之間。ppb與ppm類似，用于描述更 高精度的時鐘頻率。3-3.4偏度偏度是信號在不同時刻到達兩個不同位置時產(chǎn)生的傳輸延遲。例如，控 制設備在T0時刻發(fā)送信號。接收設備A在T1時刻產(chǎn)生反應。接收設備 B在T2時刻產(chǎn)生反應。如T

35、1不等于T2,這其中的差別就是偏度。設備間距、設備間連線和設備上的信號路徑都會影響信號的達到時間。3.4 同步的方法根據(jù)設備和應用程序需求，有下列同步方法可供選擇：3.4.1 始觸發(fā)同步要同步一臺設備上的多個任務，即使這些任務的速率不同，所處子系統(tǒng) 不同，也無需同步任何時鐘。因為設備使用一個內(nèi)部時鐘，只需在任務 之間共享一個開始觸發(fā)，保證時鐘同時開始即可。配置所有任務的開始觸發(fā)，將觸發(fā)源設置為主任務的內(nèi)部開始觸發(fā)接線 端（例如，ai/StartTrigger）,進行開始觸發(fā)同步。不必配置主任務上的開 始觸發(fā)。所有任務都包含一個隱式開始觸發(fā)，任務開始時發(fā)生。注：開始主設備上的任務之前必須先開始伺

36、服設備上的任務。3.4.2 采樣時鐘同步采樣時鐘同步可對多個設備上速率相同的任務進行同步。使用采樣時鐘同步時，伺服設備將把子系統(tǒng)的采樣時鐘替換為其他設備 的采樣時鐘。將所有設備配置為使用采樣時鐘定時，進行采樣時鐘同步。將所有伺服 設備上的采樣時鐘源設置為主設備上的內(nèi)部采樣時鐘接線端。例如，AI 子系統(tǒng)的采樣時鐘接線端為ai/SampleClocko注：開始主設備上的任務之前必須先開始伺服設備上的任務。LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第21頁因為時鐘信號在設備間傳輸需要一定的時間，所以采樣時鐘同步 會造成一定的偏度。雖然同步了采樣時鐘，但是未同步AI轉(zhuǎn)換時鐘，所 以，在多路復用設備上，采樣時

37、鐘同步還會產(chǎn)生抖動。使用主時基同步或參考時鐘同步，同步不同速率的設備。3.4.3 參考時鐘同步在支持參考時鐘同步的設備上，參考時鐘同步是最靈活和強大的同步方 法。參考時鐘同步可同步設備上的所有時間，即使設備的速率和所在子 網(wǎng)不同，只要衍生自參考時鐘的時鐘開始和保持相對相位一致。衍生時 鐘的頻率如慢于參考時鐘，則不能保持相位相對一致。對于計數(shù)潛操 作，參考時鐘同步保證了計數(shù)器時基保持同步，也就是即使應用程序要 求使用不同的計數(shù)器時基頻率，計數(shù)潛時基的相位也保持相對一致。 使用參考時鐘同步時，設備不直接使用其他設備的時鐘作為板載時鐘。 所有設備都通過一個鎖步循環(huán)將板載時鐘同步為一個共有的參考信號。

38、 然后每個設備從同步時鐘處獲得衍生時鐘。必須對衍生時鐘共享開始觸 發(fā)，以確保同步。對于PXI設備，參考信號通常在機箱背板上，頻率為10 MHz的時鐘 (PXI_ClklO)o對于PXI Express設備，參考信號通常在機箱背板上，頻率 為 100 MHz 的時鐘(PXLClklOO)。注：如有可能，始終使用一個PXI或PXI Express機箱背板時鐘。信號 從一個設備傳輸?shù)搅硪粋€設備需要一定時間，使用其他設備的時鐘會引 起偏度。PX1或PXI Express機箱背板時鐘與設備板載時鐘提供的精度與設備板載 時鐘提供的精度可能不同。例如，NIPXIe-1062Q背板提供25 Ppm的時 鐘精度

39、，NI PXI-6259設備的精度為50 ppm。對于PCI和PCI Express設備，參考信號是來自其他設備的時鐘(通常是 10MHzRefClk)o使用參考時鐘源屬性指定任務參考信號的接線端。將參 考時鐘源設置為主設備上的板載時鐘，綁定板載時鐘，而不是直接時鐘 板載時鐘。綁定至板載時鐘有助于減少主設備和伺服設備之間的偏度。 參考時鐘同步減少了時鐘的偏度，但是共享的開始觸發(fā)必須從主設備傳 輸?shù)剿欧O備，從而產(chǎn)生偏度。有些設備可糾正偏度。LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第22頁部分設備使用主時基，而非參考時鐘，所以設備會使用主時基同 步。參考時鐘同步要求共享信號，并預留多條RTSI或PX

40、I觸發(fā)線用于這 些信號。對于設備速率相同的采樣時鐘定時，可使用采樣時鐘同步。這 樣就無需共享開始觸發(fā)以及額外的RTS1/PXI線。在主時基設備和參考時 鐘設備混用的應用程序中，也可使用采樣時鐘同步。344主時基同步在支持主時基同步的設備上，主時基同步是最靈活和強大的同步方法。 該方法可同步設備上的所有時間，即使設備的速率和所在子網(wǎng)不同，只 要衍生自主時基的時鐘開始和保持相對相位一致。對于計數(shù)器操作，主 時基同步保證了計數(shù)器時基保持同步，也就是即使應用程序要求使用不 同的計數(shù)潛時基頻率，計數(shù)器時基的相位也保持相對一致。使用主時基同步時，伺服設備將板載時基（主時基）替換為主設備的主 時基。然后每個

41、設備從同步時鐘處獲得衍生時鐘。必須對衍生時鐘共享 開始觸發(fā)，以確保同步。注：開始主設備上的任務之前必須先開始伺服設備上的任務。必須設置伺服設備上的兩個屬性來同步主時基。使用伺服設備上的主時 基源屬性指定主時基接線端。伺服設備使用外部時基，還必須使用主時 基頻率屬性指定主時基的速率?？刹樵冎髟O備上主時基的頻率和源，然 后將伺服設備上的主時基設置為查詢到的值。因為時鐘信號在設備間傳輸需要一定的時間，所以主時基同步會造成一 定的偏度。大多數(shù)設備使用參考時鐘，而非主時基，所以設備會使用參考時鐘同 步。主時基同步要求共享信號，并預留多條RTSI或PXI觸發(fā)線用于這些 信號。對于設備速率相同的采樣時鐘定時

42、，可使用采樣時鐘同步。這樣 就無需共享開始觸發(fā)以及額外的RTSI/PXI線。在主時基設備和參考時鐘 設備混用的應用程序中，也可使用采樣時鐘同步。3.4.5 采樣時鐘時基同步采樣時鐘時基同步用于同步不同速率的設備。當參考時鐘同步、主時基 同步、采樣時鐘同步都無法滿足要求時，可選擇使用參考時鐘時基同 步。LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第23頁使用采樣時鐘時基同步時，伺服設備將把子系統(tǒng)的采樣時鐘時基 替換為其他設備的采樣時鐘時基。每臺設備從同步采樣時鐘時基獲得衍 生的采樣時鐘。必須對衍生時鐘共享開始觸發(fā)，以確保同步。注：開始主設備上的任務之前必須先開始伺服設備上的任務。必須設置伺服設備上的兩個

43、屬性來同步采樣時鐘時基。使用采樣時鐘時 基源屬性指定主設備的采樣時鐘時基接線端。因為伺服設備使用外部時 基，必須使用采樣時鐘時基源指定時基的頻率?？刹樵冎髟O備上采樣時 鐘時基的頻率和源，然后將伺服設備上的主時基設置為查詢到的值。因為時鐘信號在設備間傳輸需要一定的時間，所以采樣時鐘時基同步會 造成一定的偏度。3.4.6 混合時鐘同步對于一些應用程序，單一的同步方法可能不夠。在這種情況下，實現(xiàn)同 步需使用多個設備的時鐘。例如，要將參考時鐘的設備與使用主時基的 設備進行同步（例如，將X系列設備與E系列設備同步），可進行參考時 鐘同步。將X系列參考時鐘與E系列的主時基同步，而不是將X系列參 考時鐘與P

44、XI的背板時鐘同步?；旌蠒r鐘通常比使用一個時鐘更為復雜。可能需要手動配置若干定時參 數(shù)，例如，延遲、活動邊沿和時鐘除數(shù)。只有當其他同步方法無法滿足 要求時，才建議使用混合時鐘同步。3.5 計數(shù)器同步不能使用與模擬輸入或輸出相同的隱式定時來同步計數(shù)器輸入應用。不 能通過編程來保證計數(shù)器輸入應用的測量同時發(fā)生，因為待測量的信號 決定測量發(fā)生的時間，而且沒有必要使用多臺設備測量一個信號。也不 能在計數(shù)器輸入應用中使用“開始觸發(fā)”。但是，可以共享計數(shù)器輸入的計數(shù)器時基信號，以確保所有輸入測量使 用相同的時基。將所有設備配置為使用同一個信號作為計數(shù)器輸入計數(shù) 器時基（通常是某臺設備上的20MHz時基）。

45、通常情況是，應用程序會 問詢某臺設備的計數(shù)器輸入計數(shù)潛時基源，該接線端可以作為其他設備 的計數(shù)器輸入計數(shù)器時基源。LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第24頁要同步采樣時鐘定時的緩沖計數(shù)器輸入應用程序，使用采樣時鐘 同步。采樣時鐘必須通過外部連接至某一臺設備。其他同步設備可使用 ClrnGate信號作為采樣時鐘，其中n是計數(shù)落的編號。如要同步脈沖生成計數(shù)器輸出引用，共享計數(shù)其輸出計數(shù)器時基和開始 觸發(fā)信號。將所有設備配置為使用同一個信號作為計數(shù)器輸出計數(shù)器時 基（通常是某臺設備上的20MHz時基）。通常情況是，應用程序會問詢 某臺設備的計數(shù)器輸出計數(shù)器時基源，該接線端可以作為其他設備的計 數(shù)器

46、輸出計數(shù)器時基源。將所有設備配置為使用同一個信號作為數(shù)字邊 沿開始觸發(fā)。通常是設備上的CtrnGate信號，其中n是計數(shù)器的編號。3.6 觸發(fā)延遲校正在多個設備間共享觸發(fā)時，主設備必須響應并導出觸發(fā)，觸發(fā)信號必須 從主設備傳輸至伺服設備。這就會造成觸發(fā)信號的偏度。在使用參考時 鐘觸發(fā)的部分設備上，將觸發(fā)綁定至參考時鐘或參考時鐘的衍生時鐘， 可糾正部分偏度。把觸發(fā)綁定至時鐘，設備就會在時鐘的下一個邊沿響 應這些觸發(fā)，而不是立即響應觸發(fā)。所以，糾正偏度會降低速度。使用DAQmx觸發(fā)的同步類型屬性指定主設備和伺服設備，可啟用偏差糾 正。3.7 與同步相關(guān)的概念3.7.1 子系統(tǒng)子系統(tǒng)指設備上用來采集

47、或生成采樣的一段電路。例如，模數(shù)轉(zhuǎn)換器、 數(shù)模轉(zhuǎn)換器、時鐘、觸發(fā)器、定時信號、時間引擎，等等。在數(shù)據(jù)采集 設備上，模擬輸入、模擬輸出、計數(shù)潛、數(shù)字I/O都為獨立的子系統(tǒng)。但 是，子系統(tǒng)不是I/O類型的同義詞。例如，計數(shù)器的輸入和輸出電路為一 個子系統(tǒng)。觸發(fā)總線也是一個子系統(tǒng)。3.72定時引擎定時引擎是設備用來控制信號采集或生成的電路。控制信號的采集或生 成是指：公使用定時信號控制設備何時采集或生成各個信號。必使用觸發(fā)或其他控制信號決定何時開始和停止采集或生成。LabVIEW儀器測量之定時與觸發(fā)篇第25頁與生成時鐘、觸發(fā)和其他控制信號。必將這些信號連接至其他設備或同一臺設備的其他部件。不同設備和

48、子系統(tǒng)的定時引擎具有不同的功能。模擬輸入或輸出子系統(tǒng) 的定時引擎使用時基創(chuàng)建采樣時鐘。數(shù)字1/0定時引擎的功能取決于設 備。有的定時引擎在采樣定時中使用邊沿檢測和/或握手，有的則創(chuàng)建一 個采樣時鐘。有的定時引擎無法創(chuàng)建一個采樣時鐘，但是如有外部時鐘 源（例如，另一個子系統(tǒng)、設備之外的時鐘源），可進行采樣時鐘定時。 例如，計數(shù)器不產(chǎn)生內(nèi)部定時信號，但是可以使用外部的采樣時鐘。有 些設備可進行數(shù)字I/O上的采樣時鐘定時，但是需要外部時鐘。所有定時引擎都可相應和連接控制信號，例如，觸發(fā)。不是所有的設備 和測量方式都支持觸發(fā)信號。大多數(shù)設備的每個子系統(tǒng)都有一個定時引擎。當任務預留定時引擎的資 源時，其

49、他任務不能重復預留這些資源。但是，其他任務可使用定時引 擎的信號。例如，計數(shù)器任務可使用模擬輸入任務的采樣時鐘。一個任 務可使用另一個任務的開始觸發(fā)以同步兩個任務開始的時間。預留部分 定時引擎即預留了整個定時引擎。例如，如一個模擬輸入任務使用一個 模擬輸出任務的采樣時鐘，模擬輸入任務必須預留模擬輸入定時引擎以 使用外部采樣時鐘。這樣，其他任務就不能使用模擬輸入定時引擎的采 樣時鐘。注：按需模擬輸入任務必須預留定時引擎的資源。有些設備的子系統(tǒng)具有多個定時引擎。多個定時引擎允許設備在一個子 系統(tǒng)上同時運行多個任務，或使用不同的握手接線端。3.7.3事件觸發(fā)和時鐘都屬于輸入信號?？蓪С龅挠|發(fā)和時鐘，

50、例如，采樣時鐘， 也可以是輸出信號。不具有觸發(fā)或時鐘性質(zhì)的輸出信號被稱為事件。事 件釋放表示設備狀態(tài)的改變，采集到某些樣本，生成完畢特定數(shù)量的樣 本或消耗了特定的時間。NI-DAQmx中有下列事件：前移完成事件一當開關(guān)完成執(zhí)行掃描列表中的一個指令時，開關(guān)會釋 放一個信號。AI保持完成事件一一當在測量的物理通道的模擬信號被鎖住或保持，多 路復用模擬輸入電路會釋放一個信號。AI保持完成事件用于告知外部的 多路復用LabVIEW儀器測量:之定時與觸發(fā)篇第26頁器切換到下一條通道。該信號之前被稱為SCANCLK,是釋放信 號的外部接線端的舊有名稱。檢測更改事件一DIO設備檢測到改變（上升沿和/或下降沿）后，在所 有數(shù)據(jù)線上生成的信號。計數(shù)器輸出事件一一計數(shù)器達到接線端數(shù)量后產(chǎn)生的信號。握手事件一DAQ設備生成的用于握手的信號。對于某些設備來說，該事 件的置有效和置無效時間在握手周期內(nèi)是可配置的。這些設備的默認配 置是模仿8255協(xié)議，對于輸入任務，該