I/O Digitale

Interfetele digitale de intrare/iesire sunt folosite in controlul proceselor, de a genera cai de testare, si sa comunice cu echipamente periferice cum ar fi :motoare si lumini.

Componenetele de intrare /iesire digitale pe dispozitive de tipul DAQ si pe module de tipul SCXI ,constau in parti hardware care genereaza sau accepta semnale binare de tipul ON/OFF, unde semnalul ON este de obicei de 5V, si respectiv semnalul off de 0V.

Cum voi prezenta si in figura de mai jos, toate liniile digitale sunt grupate in porti pe

dispozitive DAQ si module SCXI. Numarul liniilor digitale pe un port sao modul, este specific pentru un anumit tip de aparat sau modul care va fi folosit, dar majoritatea porturilor sau a bancilor sunt formate din patru sau opt linii.

Daca se doreste scrierea sau citirea dintr-un port ,se pot accesa simultan mai multe linii digitale.

Porturi si linii digitale

Tipuri de achizitie si generare digitala

Exista mai multe tipuri de achizitie digitala, respective generare digitala:

Statica

"Strangere de mana" care mai include si PATTERN I/O.

In cazul generarii sau achizitiei statice ,sistemul va reactualiza liniile digitale imediat prin instructiuni de tipul software. In cazul generarii sau achizitiei de tipul "strangere de mana",

Un instrument sau un modul, va accepta sau va transfera date, pe baza unui impuls primit.

In cazul achizitiei si generarii de tip PATTERN, citirea sau scrierea se va face la o rata fixa.

In cazul generarii sau achizitiei "strangere de mana", aceasta poate fi cu buffer sau nonbuffer.Nu toate dispozitivele accepta modul "strangere de mana".

Cunoasterea chip-ului de intrare/iesire digital

In majoritatea dispozitivelor create de National Instruments,dispozitivele de tip DAQ apartin uneia dintre cele trei familii:

653X

seria de tip E

Familia de dispozitive 653X include dispozitive cum ar fii: PXI-6533 si PCI-DIO-32HS.

Familia de dispozitive din seria de tip E, are un port I/O digital pe 8 biti, continut ca si parte integrala pe DAQ-STC.

Familia de dispozitive 8255 include dispozitive Lab/1200 de cost redus si placi de tip 650x

(DIO-24 si DIO-96) care utilizeaza chip-ul 8255 DIO.

Unele placi care apartin seriei de tip E, pot avea mai mult de 8 linii de intrari digitale.

Aceste placi, de obicei, contin un chip additional de tipul 8255.Din cele mantionate anterior,

se poate trage concluzia ca, intrarile/iesirile digitale apartin si familiei care contine seria de tip E cat si familiei 8255.

Familia 653x

Aceasta familie, utilizeaza dispozitive create de National Instruments, DAQ-DIO ASIC, o interfata I/O digitala pe 32 biti, special creata pentru performante marite.

Dispozitivele 653x poate functiona in modul de generare sau achizitie statica cat si in

PATTERN, cu un transfer de date foarte rapid, utilizand o gama larga de protocoale de tipul "strangere de mana". Aceste dispozitive sunt de asemenea echipate cu circuite de tip Trigger foarte sofisticate care au rolul de a porni sau opri transferul de date in functie de diferite tipuri de evenimente.Aceste dispozitive mai cuprind si RTSI bus(versiuni PCI si AT), PCI

Trigger bus (PXI) ca sa sincronizeze semnalele digitale si temporizatoare cu alte dispozitive.

Familia seriei de tip E

Aceasta serie prezinta doar un singur port cu 8 linii de intrare/iesire digitale. Fiecare directie a fiecarei linii poate fi programata soft la nivel de linie. Circuitul de intrare digitala, are un registru de 8 biti, care poate sa citeasca semnalele de iesire digitale, cat si pe cele de intrare. Aceste placi functioneaza in modul de achizitie si generare de tipul static. In unele cazuri, se pot intalni si serii de tip E care prezinta 24 de linii digitale I/O,provenite dintr-un

8255PPI.

Familia 8255

Foarte multe placi cu I/O digitale folosesc familia 8255 cu interfata periferica. Acest PPI,

Controleaza 24 biti de I/O digitale si are trei porturi de 8 biti: A, B si C.Fiecare dintre acaste porturi poate fi programat ca si intrare sau iesire. Porturile A si B, sunt utilizate intotdeauna pentru I/O digitale, iar portul C se poate folosi pentru I/O sau "strangere de mana". Majoritatea placilor prezinta de la 3 la 12 porturi de 8 biti. Latimea unui port trebuie sa fie un multiplu de 8 biti cu un maxim de 32 biti.

Aceste placi functioneaza in modul static sau "strangere de mana".

2 I/O digitale intermediare

In cele ce urmeaza vom face referiri la transferul de date dealungul unui singur port. Cel

Mai cunoscut mod de a utiliza liniile digitale este modul static. Toate dispozitivele DAQ si modulele SCXI care cuprind componente digitale, suporta acest mod.

Cand programul cu care se lucreaza necesita un subVI in modul static, LabView, imediat citeste sau scrie date digitale. Daca directia digitala este setata pe iesire, atunci LabView actualizeaza starea iesirilor portului digital. Daca directia digitala este setata pe intrare, atunci labView returneaza valuarea curenta a portului digital. Pentru fiecare functie accesata, LabView returneaza la iesire sau intrare, doar o valoare pe fiecare linie in acest mod.

Se pot configura directiile porturilor si prin intermediul programarii soft, si se pot si schimba directiile repetat intr-un program.

Folosirea denumirilor canalelor

Daca sau configurat canale folosind DAQ Chanel Wizard, canalul digital poate contine si un nume de canal. Acest nume poate face referire la un port sau la o linie intr-un port. Nu trebuie specificat numele dispozitivului, linia sau latime portului, deoarece LabView nu foloseste intrari daca numele canalului va aparea in canalul digital.

Ca o alternativa , canalul digital poate contine un numar al portului. Acest numar de port va specifica numarul de linii digitale ale portului care se vor folosi in cadrul operatiilor efectuate. In acest caz, ca sa putem definii operatiile digitale efectuate, trebuie specificat dispozitivul, linia si latimea portului. Dispozitivul de intrare, identifica dispozitivul DAQ utilizat. Intrarea linie este un port individual pe biti sau pe linii, depinzand de specificatiile din canalul digital. Intrarea latimea portului, contine specificatii numarul liniilor din port care le folosim.

Accesarea imediata a I/O utilizand Easy Dgital VI

Aceste Easy I/O subVI-uri pot fi folosite la citirea sau scrierea datelor intr-o singura linie digitala sau unui intreg port. Aceste subVI-uri sunt disponibile in tabelul: Functions>Data Acquisition>Digital I/O . Toate Easy Digital VI -uri prezinta erori.

3 Metoda "strangere de mana"

Aceasta metoda permite sincronizarea digitala a datelor, transferate intre un DAQ si un instrument. De exemplu; daca dorim sa achizitionam o imagine de la un scanner se vor urmarii urmatorii pasi:

Scanner-ul va trimite un impuls dispozitivului DAQ dupa ce imaginea a fost scanata, si e pregatit sa transfere datele.

DAQ-ul va citii o cale digitala de 8 ,16 , sau 32 biti.

Daq-ul va trimite un impuls scanner-ului, ca sa anunte ca calea digitala a fost citita .

Scanner-ul va trimite inca un impuls, cand va fi pregatit sa mai citeasaca inca o cale.

Dupa ce DAQ-ul va primi acest impuls, el va citii datele primite.

Acest process se va repeat pana cand toate datele vor fi transferate.

Multe dispozitive DAQ suporta metoda digitala "strangere de mana",printre care se numara:

Familia 6533

-6533(DIO-32HS)

-DIO-32F

Dispozitivele 6534

Familia de dispozitive 8255

-6503(DIO-24)

-6507/6508(DIO-96)

-Seria Lab/1200

Familia seriei E

-MIO-16DE-10

-dispozitivele 6025

Numai placi din seria E cu mai mult de 8 linii digitale care au un chip aditional pe placa(8255), suporta metoda "strangerii de mana". Nu se pot folosii nume de canale care au fost configurate in DAQ Chanel Wizard, in cadrul acestei metode.

Linii care folosesc metoda "strangerii de mana"

Familia 653x

Numele si functiile semnalelor cuprinse in cadrul acestei metode variaza. Dispozitivul DIO-32, prezinta doua linii principale care folosesc aceasta metoda.

Ele sunt: -linia REQ(request, cerere)

-linia ACK(acknowledge, receptionare)

Linia de intrare REQ indica cand dispozitivul extern este pregatit sa intre in functiune.

Linia de iesire ACK indica ca dispozitivul DIO-32 este pregatit.

Familia 8255

Pentru DAQ-uri care functioneaza cu aceasta metoda, avem patru semnale de "strangere de mana":

Strobe Input ( STB )

Input Buffer Full ( IBF )

Output Buffer Full ( OBF )

Acknowledge ( ACK )

Semnalele STB si IBF se vor folosii pentru operatii de intrare digitale; iar semnalele OBF si ACK se vor folosii pentru operatii de iesire digitale. Cand linia corespunzatoare semnalului

STB este jos(low), LabView va icarca date in dispozitivul DAQ. Dupa ce datele au fost icarcate, semnalul IBF este sus(HIGH), fapt care confirma aparatului extern ca datele au fost citite. Pentru iesirea digitala, OBF este jos(low) iar LabView va trimite date unui dispozitiv extern. Dupa ce acest dispozitiv extern va primii datele, va trimite inapoi, un impuls pe linia ACK.

4 Date digitale la mai multe porturi

Familia 653x

Se pot grupa mai multe porturi impreuna, astfel incat sa se poata trimite mai multe valori in acelasi timp. Pentru dispozitivele DIO-32, porturile din grup vor determine care dintre liniile care utilizeaza metoda "strangere de mana" vor fi folosite. Daca grupul include portorile 0 si 1, atunci "strangerea de mana" se va face pe liniile de pe grupul 1. Pe de alta parte, daca grupul este format din combinatii ale porturilor 2 si 3, "strangerea de mana" va avea loc pe liniile grupului 2.

Familia 8255

Porturile dintr-un grup, respective ordinea lor, vor afecta linile pe care se lucreaza cu aceasta metoda. Daca se doreste gruparea porturilor 0 si 1, si ordinea lor este trecuta 0:1,

Atunci se va utiliza linia asociata cu portul 1.

Cu alte cuvinte, intodeauna se va folosii liniile cu "strangere de mana"care sunt asociate

cu ultimul port din lista.

Pentru dispozitivele care folosesc aceasta metoda, cum ar fi DIO-24 sau DIO-96, se vor conecta toate liniile STB impreuna,daca se vrea gruparea de porturi digitale, ca si in figura de mai jos. Se va conecta doar linia IBF de la ultimul port in portul dispus de celalalt dispozitiv. Nu necesita conectare linia IBF.

Conectarea liniilor de semnal pentru intrarea digitala

Daca se vor grupa porturi pentru iesiri digitale, atunci se vor conecta semnalele "strangere de mana" din ultimul port, in lista porturilor, ca si in figura de mai jos:

Conectarea liniilor de semnal pentru iesirea digitala

5 Tipare I/O

In cele ce urmeaza,voi prezenta cateva tipare I/O. Aceste tipare implica citirea si scrierea

de date digitale, la o rata fixa. Acest mod este extrem de folositor daca se doreste sa se sincronizeze I/O digitale cu alte evenimente.

Temporizarea I/O digitale, poate fi controlata cu una dintre urmatoarele metode:

Un CLK ( clock ) pe placa 653x ( DIO-32HS )

Un clock al utilizatorului

Schimbarea modului de detectie (doar intrari ), atunci cand se achizitioneaza un tipar sau cand are loc o tranzitie de stat pe una dintre liniile de date.

Exista doua categorii generale de temporizatoare digitale I/O:

Cu temporizator digital I/O finit, in care se genereaza sau se achizitioneaza un anumit numar de tipare la o anumita rata controlata de unul dintre sursele temporizatoare mentionate mai sus.

Cu temporizator digital I/O continu, in care datele digitale sunt achizitionate

sau generate, pana cand utilizatorul va stopa procesul.Rata poate fi controlata de sursele de temporizare mentionate mai sus.

Tipare I/O finite

In modul tiparelor I/O finite, LabView aloca doar un singur buffer din memoria calculatorului dar acesta trebuie sa fie destul de mare ca sa poata cuprinde toate celelalte tipare. Optional se mai poate utiliza Trigger-ul in cadrul acestui mod.

Tipare I/O finite fara Trigger

In cadrul acestei metode, startul sau stopul procesului I/O digital, nu va mai fi controlat de un trigger extern. Se va initializa indata ce se va rula VI-ul.Tiparul cu buffer de intrare VI arata cum sa realizezi tipare finite I/O.

Schimbul de detectie a intrarii VI-ului, citeste un numar fix de tiparuri, unde fiecare tipar este citit, sau cand are loc o transmisie de stat pe una din liniile de date.

Tipare I/O finite cu Trigger

In cadrul acestei metode, startul si stopul procesului I/O digital, va fi controlat de un

Trigger extern. Acesta poate fi unul dintre cele prezentate mai jos:

Panta crescatoare a unui impuls digital.

Panta descrescatoare a unui impuls digital.

Tipare de Trigger, unde apar evenimente legate de Trigger, cand datele de pe liniile monitorizate, se potrivesc cu un anumit tipar.

Tiparele nu se potrivesc cu Trigger-ul, unde apar evenimente legate de Trigger, cand datele de pe liniile monitorizate, nu se potrivesc cu un anumit tipar.

Tipare continue I/O

In cadrul acestui paragraph, ne vom ocupa despredate care sunt achizitionate sau generate in mod continuu, pana cand utilizatorul opreste procesul. Datele sunt apoi stocate intr-un buffer din memoria circulara in asa fel incat sa se poata reutiliza resursele finite din memoria calculatorului. Buffer-ul circular pentru intrare, functioneaza in felul urmator:

In timp ce buffer-ul este umplut cu date achizitionate de pe placa, LabView citeste date din afara buffer-ului pentru procesare. Cand buffer-ul este plin operatia se va rezuma la inceputul buffer-ului. In acest mod, colectia continua de date poate fi mentinuta la nesfarsit, daca aplicatia poate sa recupereze date mai rapid decat viteza cu care este umplut buffer-ul.

La fel se va proceda si daca se vor genera date digitale de iesire in mod continuu.