应用E系列PXI多功能卡进行数据采集的方法

摘　要：详细介绍了PXI模块化仪器系统中NI公司E系列PXI卡，在VC++环境下进行数据采集与处理的方法。

关键词：PXI；VC++ 数据采集与处理
PXI模块化仪器系统是建立在PXI总线体系结构上的虚拟仪器系统， PXI(PCI Extensions for Instrumentation)是CompactPCI总线体系在自动测试领域的扩展。它充分利用了现代计算机技术、PC机主流技术的最新进展。PXI模块仪器系统自1997年10问世以来，由于其高性能、低价格，受到各方面从事测量的工程技术人员的关注。PXI这一自动测试领域里的新星，正愈来愈受到人们的青睐。
     NI公司的E系列PXI卡，提供了大量的函数供开发者使用，现把在VC++环境下进行数据采集与处理的方法介绍如下：
1.进行数据采集的几个重要函数
1.1单通道数据采集函数DAQ_Op
* 函数原形：
DAQ_Op (deviceNumber, chan, gain, buffer, count, sampleRate)
* 参数说明：
     deviceNumber 模拟输入通道所在的多功能卡号
     chan 模拟输入通道号
     gain 通道的放大倍数
     buffer 数据存放的数组
     count 数据采集的数量
     sampleRate 数据采集速率
* 功能：
　　对单个通道进行数据采集。比如DAQ_Op (1,0,1,c,32000,4000)，表示多功能卡号为1，采样通道为1号卡的0通道，该通道的放大倍数为1，数据存放在数组c中，共采样32000个点，采样速率为每秒4000个点。
1.2数据换算函数 DAQ_Vscale：
     由于样品数据为二进制数，需要换算成十进制数值才能进行数据运算，该函数正好完成了此项功能。
* 函数原形：
 DAQ_VScale (deviceNumber, chan, gain, gainAdjust, offset, count, binArray, voltArray)
* 参数说明：
     deviceNumber 模拟输入通道所在的多功能卡号
     chan 模拟输入通道号
     gain 通道的放大倍数
     gainAdjust 调整通道的放大倍数
     offset 数据处理过程中的误差校准量
     count 需要处理的数组长度
     binArray 需处理的数组
     voltArray 处理结果
* 功能：
     把采样数据由二进制数据换算成十进制数据。比如DAQ_VScale(1,0,1,1,0,32000,c,a)完成了对1 号卡的0通道采集数据的变换，放大倍数为1，放大倍数调节为1，误差校准量为0，需要处理的数据量为32000，需要变换的数据存放在c数组中，变换结果存放在a数组中。
1.3多通道数据采集函数SCAN_Op。
     函数原形同单通道采集函数，不再重述，仅举例说明用法。
　　比如SCAN_Op(1,5,chan,gain,c,70000,10000,0)表示对1号卡的5个通道进行数据采集，5个通道号存放在chan数组中，根据需要定，如可定为{1，3，4，5，8}；5个通道的放大倍数存放在数组gain中，采样结果存放在数组c中，采样数为70000，采样速率为每秒10000个点。
1.4数据调整函数SCAN_Sequence_Demux：
     由于多通道采样是循环采样，为了把每一个通道的数据存放在一起，需要对采样结果进行调整。
* 函数原形：
     SCAN_Sequence_Demux (numChans， chanVector，bufferSize， buffer，samplesPerSequence，scanSequenceVector，samplesPerChannelVector)
* 参数说明：
numChans 通道数
chanVector 存放通道号的数组
bufferSize 需调整的数据量
buffer  样品存放的数组、调整后存放的数组
samplesPerSequence 每一个扫描周期内的样品数
scanSequenceVector    每一个扫描周期内样品的存放顺序
samplesPerChannelVector   每个通道的样品数
　　 如SCAN_Sequence_Demux(5,chan,70000,c,5,chan,ffg)表示对5个通道的采样结果进行调整，通道顺序存放在数组chan中，每一个扫描周期内每个通道的样品只有一个，且存放顺序与通道顺序相同，调整后的结果存放于c数组中，每个通道的数据个数存放于数组ffg中。
2.程序的实现：
　　通过下面的程序可以实现对多个通道的数据采集：
　　short gain[10]={1,1,1,1,1,1,1,1,1,1};
　　unsigned long ffg[10];
　　short chan[10]={15,18,19,20,21,22,23,24,25,26};
　　SCAN_Op(1,10,chan,gain,c,40000,10000,0);
　　SCAN_Sequence_Demux(10,chan,40000,c,10,chan,ffg);
　　DAQ_VScale(1,22,1,1,0,40000,c,a);
　　上面这段函数实现了对十通道进行数据采集， 数组gain[10]定义了需进行数据采集的通道，该卡有64个单端通道（32个差分通道），需要进行数据的通道可以根据需要任意定义。
　　数据gain[10]定义每个通道的放大倍数，该卡对每一个通道有多种放大倍数进行选择，对于小信号无需外加放大器，可以直接利用卡上的放大器进行放大，提高测试精度。
　　函数SCAN_Op实现了对十个通道的数据采集，每个通道的采样频率为每秒1000点，每个通道采集4000个点，采样结果存放在数组c中。这里需要注意的是，该函数中的采样频率是每个通道采样频率的和，因而函数中该值为10000；由于该函数进行的是循环采样，数组c中存放的是二进制数据，数据的存放次序为{15,18,19,20,21,22,23,24,25,26，15,18,19,20,21,22,23,24,25,26……}。
　　函数SCAN_Sequence_Demux是对采样结果进行顺序调整，调整后的数据依然放在数组c中，数据的存放次序变为{15，15，…,18,18,…,19,19,…,…,26}，也就是说前4000个点是通道15的，其次为通道18的，依次类推，最后为通道26的数据。
　　函数DAQ_Vscale完成对数据的换算，把每个通道的值由二进制换算成十进制，便于进行数据分析，换算后的结果存放在数组a中。
　　由此可见，使用该卡对数据进行采集和处理相当方便，程序也很简单，我们在多个项目中均采用了该卡，效果很好。
1 应用该卡进行数据采集的注意事项
     * 该卡的输入范围为±10V，当被采集的信号大于10V时，需要在采样前对信号进行处理，使其在±10V范围内，以保证测试的准确可靠。
     * 该卡可以进行单端信号的采集，也可以进行差分信号的采集，每个通道的采集方式需要根据被测信号的的特性，由软件来设定。否则采集结果就不正确。
     * 多通道数据采集是循环采集，值为二进制数据，需要进行次序调整和进制转换，而后才能对数据进行分析和处理。