基于LabVIEW的便攜式汽車儀表檢測儀的研制----設(shè)計(jì)方案與硬件結(jié)構(gòu)（二）

　　K-LINE通訊板卡：

　　是-種可以同時(shí)高速處理控制和信息數(shù)據(jù)的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以提供高效、-體化的工廠和過程自動(dòng)化控制。是-種通訊中信息總線傳輸裝置和CAN總線相似。

　　PXI介紹：

　　PXI(PCIExtensionforInstrumentation)是由美國NI公司于1997年推出的測控儀器總線標(biāo)準(zhǔn)。它將comPactPCI規(guī)范定義的PCI總線技術(shù)發(fā)展成適合于試驗(yàn)、測量與數(shù)據(jù)采集場合應(yīng)用的機(jī)械、電氣和軟件規(guī)范，從而形成了新的虛擬儀器體系結(jié)構(gòu)。制訂PXI規(guī)范的目的是為了將臺(tái)式PC的性能價(jià)格比優(yōu)勢與PCI總線面向儀器領(lǐng)域的必要擴(kuò)展完美地結(jié)合起來，形成-種主流的虛擬儀器測試平臺(tái)。

　　PXI總線是PCI總線的增強(qiáng)與擴(kuò)展，并與現(xiàn)有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ComPactPCI兼容，它在相同插件底板中提供不同廠商產(chǎn)品的互聯(lián)與操作。作為-種開放的儀器結(jié)構(gòu)，PXI提供了在VXI以外的另-種選擇，滿足了希望以比較低的價(jià)格獲得高性能模塊儀器的顧客需求。PXI最初只能使用內(nèi)嵌式控制器，后來NI公司發(fā)布了MXI-3接口，擴(kuò)展了PXI的系統(tǒng)控制，包括直接PC控制、多機(jī)箱擴(kuò)展和更長的距離控制，擴(kuò)大了PXI的應(yīng)用范圍。為了滿足測控模塊的需要，PXI總線通過Jl連接器提供了33MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘，通過J2連接器提供了IQMHz的TTL參考時(shí)鐘信號(hào)、TTL觸發(fā)總線和12引腳的局部總線。這樣同步、觸發(fā)和時(shí)鐘等功能的信號(hào)線均可直接從PXI總線上獲得，而不需要繁多的連線和電纜。PXI也定義了-個(gè)星型觸發(fā)系統(tǒng)，與VXI不同的是，它通過1槽傳送精確的觸發(fā)信號(hào)，用于模塊間精確定時(shí)。

　　PCI(PeriPheral ComPonent Intereonneet)：

　　一種由英特爾(Intel)公司1991年推出的用于定義局部總線的標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)允許在計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝多達(dá)10個(gè)遵從PCI標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展卡。最早提出的PCI總線工作在33MHz頻率之下，傳輸帶寬達(dá)到133MB/s(33MHZ* 32bit/s)，基本上滿足了當(dāng)時(shí)處理器的發(fā)展需要。隨著對(duì)更高性能的要求‘，后來又提出把PCI總線的頻率提升到“MHz，傳輸帶寬能達(dá)到266MB/S. 1993年又提出了64bit的PCI總線，稱為PCI-X，目前廣泛采用的是32-bit、33MHz或者32-bit、66MHz的PCI總線，64bit的PCI-X插槽更多是應(yīng)用于服務(wù)器產(chǎn)品。從結(jié)構(gòu)上看，PCI是在CPU和原來的系統(tǒng)總線之間插入的-級(jí)總線，具體由-個(gè)橋接電路實(shí)現(xiàn)對(duì)這-層的管理，并實(shí)現(xiàn)上下之間的接口以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的傳送。管理器提供信號(hào)緩沖，能在高時(shí)鐘頻率下保持高性能，適合為顯卡，聲卡，網(wǎng)卡，MODEM等設(shè)備提供連接接口，工作頻率為33MHz/66MHZ.

　　PCI總線系統(tǒng)要求有-個(gè)PCI控制卡，它必須安裝在-個(gè)PCI插槽內(nèi)。這種插槽是目前主板帶有最多數(shù)量的插槽類型，在當(dāng)前流行的臺(tái)式機(jī)主板上，ATX結(jié)構(gòu)的主板-般帶有5-6個(gè)PCI插槽，而小-點(diǎn)的mATX主板也都帶有2-3個(gè)PCI插槽。根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式不同，PCI控制器可以與CPU-次交換32位或64位數(shù)據(jù)，它允許智能PCI輔助適配器利用-種總線主控技術(shù)與CPU并行地執(zhí)行任務(wù)。PCI允許多路復(fù)用技術(shù)，即允許-個(gè)以上的電子信號(hào)同時(shí)存在于總線之上。

　　本文研發(fā)的基于LabVIEW便攜式汽車儀表檢測儀功能和要求所需，我們因此選擇NI PXI-6528數(shù)字I/O通信板卡。如圖3-2所示。NI PXI-6528模塊是用于PXI CompactPCI系統(tǒng)的48通道并行隔離工業(yè)數(shù)字I/O接口。NI PXI-6528具有24路數(shù)字輸入通道和24路數(shù)字開關(guān)輸出通道，無需使用跳線。使用PXI-6528，數(shù)字電平可達(dá)士60VDC，開關(guān)電流可達(dá)150A.PXI-6528的隔離特性能為您的系統(tǒng)減少噪音，去除外部信號(hào)帶來的尖脈沖，并切斷接地回路。開啟可編程上電狀態(tài)，您能在軟件中配置初始輸出狀態(tài)，確保與工業(yè)激勵(lì)器(泵、閘、發(fā)動(dòng)機(jī)、繼電器)接通時(shí)操作的安全和無故障。通過使用電子I/O看門狗，您能在計(jì)算機(jī)或應(yīng)用程序出現(xiàn)故障時(shí)，使設(shè)備進(jìn)入可配置的安全輸出狀態(tài)，從而保證-旦設(shè)備與工業(yè)激勵(lì)器接通，便能對(duì)故障狀況有所檢測并進(jìn)行安全恢復(fù)。在數(shù)字狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)(無需輪詢)，該數(shù)字FO設(shè)備可通知并觸發(fā)您的軟件。可編程輸入濾波器可通過軟件設(shè)置濾波器，用于消除噪音并為數(shù)字開關(guān)/繼電器去除抖動(dòng)。

　　此板卡能夠模擬產(chǎn)生出各種汽車儀表所需的數(shù)字信號(hào)，輸入給對(duì)應(yīng)的汽車儀表和-些報(bào)警裝置，當(dāng)傳送的-些數(shù)據(jù)超出儀表所允許的范圍之外時(shí)，報(bào)警裝置就開始工作，及時(shí)的反應(yīng)汽車的工作情況，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，來提醒駕駛員，為了安全的運(yùn)行現(xiàn)在需要采取相應(yīng)的措施。同時(shí)也可以通過總線把-些信號(hào)輸出給儀表。下圖3-3是PXI機(jī)箱。

　　數(shù)據(jù)通信轉(zhuǎn)換板卡：將-種信號(hào)轉(zhuǎn)換成另-種信號(hào)的裝置。信號(hào)是信息存在的形式或載體。在自動(dòng)化儀表設(shè)備和自動(dòng)控制系統(tǒng)中，常將-種信號(hào)轉(zhuǎn)換成另-種與標(biāo)準(zhǔn)量或參考量比較后的信號(hào)，以便將兩類儀表聯(lián)接起來，因此，轉(zhuǎn)換器常常是兩個(gè)儀表(或裝置)間的中間環(huán)節(jié).各種類型的轉(zhuǎn)換器的出現(xiàn)，大大擴(kuò)大了各類儀表(裝置)的使用范圍，使自動(dòng)控制系統(tǒng)具有更多的靈活性和更廣的適應(yīng)性。各類轉(zhuǎn)換器的基本作用是將信息轉(zhuǎn)換成便于傳輸和處理的形式，要求轉(zhuǎn)換過程中信息不發(fā)生畸變、失真、延遲等，因此對(duì)轉(zhuǎn)換器的線性度、輸入輸出阻抗匹配和隔離等有-定要求：①線性特性。要求轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)Y與輸入信號(hào)X之間具有良好的比例關(guān)系，即Y=KX+A，式中K、A為常數(shù)。②輸入阻抗和輸出阻抗。轉(zhuǎn)換器輸入阻抗和輸出阻抗必須與輸入端儀表和輸出端儀表相匹配，才能獲得高的轉(zhuǎn)換精度。③隔離特性。輸入電路、輸出電路與電源電路在直流電位上應(yīng)彼此隔離，輸入、輸出電路F的接地點(diǎn)應(yīng)分開，以提高抗干擾能力。

　　采用-塊數(shù)據(jù)通信轉(zhuǎn)換卡來完成儀表參數(shù)的標(biāo)定以及作為CAN節(jié)點(diǎn)與車上其他CAN節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信，該卡的主要功能是完成串口信號(hào)與CAN信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換功能，開發(fā)數(shù)據(jù)通信轉(zhuǎn)換卡的目的-是為了節(jié)約成本，二是考慮到大多數(shù)臺(tái)式機(jī)或筆記本沒有CAN接口。通過這個(gè)板卡對(duì)被控儀表的特征參數(shù)，

　　如車輛的特征系數(shù)、傳感器的傳感系數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)的速比以及儀表的-些標(biāo)定參數(shù)等進(jìn)行設(shè)定。由于目標(biāo)車型不確定，儀表的-些特征參數(shù)需要實(shí)車測試才能最后標(biāo)定，所以該板卡可作為以后儀表參數(shù)標(biāo)定用。

　　各種板卡在基于LabVIEW便攜式汽車儀表檢測儀起到信息轉(zhuǎn)換的作用，把各種儀表采集的信號(hào)轉(zhuǎn)換成總線能傳輸?shù)男盘?hào)，這樣這些信號(hào)才能被工控機(jī)接受和處理。