數(shù)據(jù)采集與測量系統(tǒng)概述

自動測試系統(tǒng)應(yīng)用案例

1>4^*.;*

/S二

光伏電池板測試電力故障錄波超聲波測試

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

高速同步采集ATOP服務(wù)包

?PCI-1714U:4通道30MPCI同步采集卡

?PCI-1714UL：4施道10MPCI同步采集卡產(chǎn)品服務(wù)流程

?PCIe-1744:4通道30MPCIe同步采集卡

?MIC-3714：4通道30MCPCI同步采集卡硬件配置

?PCI-1706：1隴8路，250k同步采集多功能卡方案驗證定制例程

?PCI-1755:高瞰字信號采集卡

業(yè)界最容易使用

的高速采集方案!

交付示例

源程序

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

旗開得勝

汽車數(shù)字儀表測試方案

剎乍-左右轉(zhuǎn)向燈、燃油報髻、水

溫報轡以及左右車門開關(guān)信

燃

油

表

，加畬8采集

PCI-1720U

PCL-728

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

移動式DAQ方案-鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)

■目前國內(nèi)的隨鉆測量鉆井工具大部分是引進國外設(shè)備，成本高、

氟繇京喘股花雕野在體積、集題和精度上研

-阿爾泰出問題!

SPI數(shù)據(jù)實時

存儲模塊

模擬信號輸

入調(diào)理模塊

（可擴至8路）二）

［主從擴?

系統(tǒng)供電—

模塊

發(fā)位及ISP士

卜載模塊

RS232上傳機

通信模塊

圖1系統(tǒng)硬件設(shè)計總體框圖

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

讀萬卷書行萬里路

2

高速采集-發(fā)動機運行狀態(tài)檢測系統(tǒng)

利用高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)，將其發(fā)動機旋轉(zhuǎn)時的聲音

和振動信號實時高速采集，并對發(fā)動機非定常失速過程即各物理量的變化過程及

各時間點的狀況，進行完整的記錄和量測，然后進行綜合評估，這是對發(fā)動機的

狀態(tài)監(jiān)測的一種最為有效的方法。

PCI-1680

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

軍工科研■航天器碰撞監(jiān)測系統(tǒng)

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旗開得勝

太陽能電池板同步測試

ftm，…*〃〃，“，

對光伏電池及電池板的制造商而言,最重CellModuleArray

要的即是I-V特性的測試，光伏電池的光電

轉(zhuǎn)颯鉀響產(chǎn)函格?！?GW

?開放式系統(tǒng)架構(gòu)，方便進行I/O模塊及夕卜圍設(shè)備的擴展

?靈活的系統(tǒng)軟件'可以進行測試參數(shù)設(shè)定及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

?在線虛擬儀捶功能，方便系統(tǒng)在線調(diào)試及實時分析，自動實現(xiàn)I-V曲線溜試。

?能簸現(xiàn)Voc'ISC'Pmax'Imp、Vmp、FF、Rsh、Rs、nMAX^^M的測量

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

電力：基于Linux同步采集的電力故障錄波

斯

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一次設(shè)備

電

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電

全

線

保

障

育IEC618509-1

M夕*報文處理數(shù)據(jù)

KI&流同步

物度

工Goose

1?錄波

M.報文處理

I.m動

別

判

及

記

錄

廠出一

腦度」運丘管理磯構(gòu)」1■>

EnablinganIntelligentPlanetADXANTECH

讀萬卷書行萬里路

4

生產(chǎn)設(shè)色

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

旗開得勝

基礎(chǔ)概念

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

讀萬卷書行萬里路

-傳感器：熱電偶

-工業(yè)現(xiàn)場最常見的溫度測量傳感器之一

-相對溫度測量

-由兩種金屬構(gòu)成

-測量兩種不同金屬之間的熱電勢

-需要冷端補償（coldjunctioncompensation,CJC)

s

u

o

>

三

二

500100001500'

TemperatureC

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i?求隼閘sa如澳

■信號變送器：隔離

-不正常的接地有可能對系統(tǒng)造成損害

-增加信號隔離裝置可以有效避免這一問題

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

旗開得勝

■信號變送器:濾波

-濾波器可以有效去除某些特定頻率的多余噪聲信號

-低通濾波器可以避免信號混擾現(xiàn)象

Timedomain

低通濾波器■畛

Frequentdomain

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

■信號變送器:放大/衰減

-來自現(xiàn)場的信號經(jīng)常會出現(xiàn)過小或者過大的情況，因此需

要進行放大或者衰減以適應(yīng)A/D芯片的輸入范圍。

-此外，信號的放大也可以有效減小信號被干擾的可能。

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

讀萬卷書行萬里路

模擬量輸入:模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器(ADC)

-ADC可以通過采樣保持器和數(shù)字化把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字

量

-采樣和保持的速度是AI速率的關(guān)鍵

ADConverter

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■模擬量輸入:模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器(ADC)

-分辨率：12位/14位/16位

?瞞謝加而6弊H

DigitizerResolution(f10VRange)

Distinct1LSB

Resolution

Values(approximate)

8bits25680mV

10bits102420mV

12bits40965mV

14bits163841.25mV

16bits65536300UV

EnablinganIntelligentPlanetADXANTECH

旗開得勝

咖沐舞即瞅腆《神

--L-

-高分辨率板卡可以獲取更好的量化效果

ViiKdr

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-更高的采樣速率可以保證更好的采樣效果

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

讀萬卷書行萬里路

數(shù)K米隼的》?加澳

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

■模擬量輸入:模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器(ADC)

-數(shù)字轉(zhuǎn)換器通常都是A/D卡片中最昂貴的部分

AD\ANTECH

旗開得勝

模擬量輸入(AI)

SystemDA&CCardSignal

SKPS

inniiiiuiiiHiiiniiiHi

?電壓信號

模擬量輸入或者多?信號來自傳感器或者

功能卡變送器

?熱電偶

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

-采樣通道數(shù)

-輸入模式:差分或者單端

-極性:單極性(0~10V)或雙極性(+/-5V)

-輸入范圍、增益

-分辨率：12-b116-bit

-數(shù)據(jù)獲取方式:輪詢，中斷,DMA

-采集速率(共享或獨享)

-采集時鐘：內(nèi)部,輪詢,外部_____

-FIFO大小

隔離模擬量輸入卡

(PCI-1713,PCI-1715；)

EnablinganIntelligei

讀萬卷書行萬里路

*一

■板卡最多可同時采集的模擬量個數(shù)，一般為2〃n

-研華采集板卡最少為4通道，最多為64通道。

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

單端輸入：以一個共同接地點為參考點。這

種方式適用于輸入信號為高電平（大于一伏），

信號源與采集端之間的距離較短（小于15英尺），

并且所有輸入信號有一個公共接地端。如果不能

滿足上述條件，則需要使用差分輸入。

差分輸入：每個輸入可以有不同的接地參考

點。并且，由于消除了共地噪聲的誤差，所以差

分輸入的精度較高。

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旗開得勝

手、躅裝吩齦a源吸

--單端模式下，電壓輸入的參考端為同一個地

-差分模式下，差分通道的配對是固定的(chO&ch1,ch2

&ch3,...,ch14&ch15).

-差分模式下的通道數(shù)只有單端模式的一半。

-某些板卡允許混合輸入的模式

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

極卿和工解患施附',皤益

■正極性、負極性或正負極性；

如：0-5V，-5-0V，+/-5V

-量程范圍:AD芯片可以量化的最大最小電壓范圍

如：0-0.05，+/-0.625

■增益二AD芯片的放大倍數(shù)

如10倍、100倍、1000倍

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

讀萬卷書行萬里路

1.分辨率(12bit、16bit)

模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換位數(shù)，根據(jù)采集設(shè)定的量程，

將模擬量線形轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)量，如選擇-10?+10V的量程，

則0001H(16bitA/D)對應(yīng)于模擬量

20V/2的16次方=0.305mv,此值即為LSB

2.采集精度(FSB的0.01%±1LSB是什么含義？)

因為采集的過程不僅只取決于板卡的分辨率，好

比PC機的好壞不僅只取決于CPU一樣，前段模擬信號的

增益與運放對數(shù)據(jù)最終的精度非常重要，因此板卡必須

給出采集精度的指標，如上所示得到20Vp.01%+

0.305mv=2.305mv而且不同的量程對應(yīng)于不同的采集精

度。

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麴蝸獲蹴方式

■軟件查詢：通過寄存器指令觸發(fā)的方式，CPU反復(fù)檢查和

等待，無法以固定速率采集，效率最低，CPU占用率最高

-中斷采集：每個數(shù)據(jù)或FIFO一半時向CPU發(fā)送中斷通知,

CPU根嘉通知讀取數(shù)據(jù)，效率很高。

-DMA采集:預(yù)先申請DMA通道，在DMA控制器操作下，以

在不受CPU干擾下傳送大筆數(shù)據(jù)。此時CPU可以處理其它任

務(wù),效率最高。

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旗開得勝

'[II的』""I

■工作原理

《珈冊頗於廉而

I山嘛酒I凰Miiteir

曦湄魔顏

《新鉗然嫡闕IBufChange

Event

FAITransfer

1.一次非循環(huán)采集的事件會包含兩次BufChangeW件。

2.如果轟掘沒看霰及時檔輸?shù)経serBuffer,就會產(chǎn)生溢出事件。

3.UserBuffer■的天小耍大手或者等于ConversionBuffer。

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■采集速率：例保夠進行的A/D轉(zhuǎn)換次數(shù)，單位S/S，表示

Samples/second。一般為100kS/s、1MS/s等

■采集時鐘：用于觸發(fā)每次A/D轉(zhuǎn)換的脈沖信號。f區(qū)分

為內(nèi)部時鐘和外部時鐘。

■FIFO二板卡上用于暫存A/D裝換數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。

如1K，4K，32K等

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■-大部分卡片只有一個ADC器件

=＞采樣速率會被所有通道平分

例如:PCI-1711最高采集速率為100KS/S

那么對于每一個通道，

最大傳輸速率二100kHz/通道數(shù)

對通道0?3采集時，

最大采集速率是100kHz/4=25kHz/通道

-例外：PCI1714/UL的4個通道使用4個ADC

=＞板卡的30MS/S和10MS/S都是針對每個通道的

不需要再把此速率用通道數(shù)量來平分。

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模擬量輸出

SystemDA&CCardSignal

:輸出值回1.234)?電壓信號

?虛擬滑塊或者旋鈕?電流信號

?連續(xù)的輸出控制

模擬量輸出或多功能卡

?生成一個波形

?驅(qū)動馬達等設(shè)備

ISA,PCI,andUSBseries

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旗開得勝

-廣，「力?

-使用通道數(shù)

-極性：單極性或雙極性

-分辨率：12bit,14bit,16bit

-數(shù)據(jù)傳輸方式:軟件輪詢，DMA

-輸出模式:靜態(tài)更新或者波形輸出(PCI-1712,PCI-

1721)

-FIFO大小

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■模擬量輸出：數(shù)據(jù)傳輸方式

-軟件輪詢傳輸：

■前臺操作

■無法確定更新速率

=＞靜態(tài)更新

-DMA傳輸：

?后臺操作

?輸出數(shù)據(jù)直接傳遞到板載FIFO

?對于PCI卡片，使用總線主控的DMA方式

■最快可以達到10MS/s(PCI-1721)

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數(shù)字量輸入

SystemDA&CCard°n/Off

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魏格蒯⑨IB.明

■數(shù)字量I/O的規(guī)格說明

-通道數(shù)目

-輸入方式:TTL電平標準或者隔離數(shù)字量輸入

-輸入范圍

-中斷功能:事件,狀態(tài)改變,狀態(tài)匹配

-數(shù)據(jù)傳輸模式:輪詢，DMA（僅有PCI-1755）

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■數(shù)字量輸入：輸入方式

-TTL:

.5V或3.3VTTL電平

■干星點（內(nèi)部帶有上拉電阻）或濕結(jié)點

ExternalInternal

PC[5Vpul.l-.h.i.g.h

Iresistor

SWKQ

—

Buffer

DryContactOpen—?High

Close—?Low

RigwetS7ExtGNDWetContact:20*5.257M—?High

Contact

0*0.8Voc—?Low

TTLDI

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■數(shù)字量輸入：輸入方式

-隔離方式：

-利用光隔離器件隔離輸入端和邏輯端

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數(shù)字量輸出

System

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■數(shù)字量輸出的規(guī)格說明

-使用通道數(shù)

-輸出方式:TTL電平，隔離數(shù)字量輸出，繼電器(A,B,C型)

-輸出范圍

-輸出類型:匯型，源型

-開機狀態(tài):保持原有狀態(tài),默認狀態(tài)

-數(shù)據(jù)傳輸模式:輪詢，DMA(僅PCI-1755)

-看門狗定時器(僅PCI-1758U)

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旗開得勝

■數(shù)字量輸出：輸出類型

,隔離型：

-作為二個開關(guān)控制負載回路的通斷

■PCOM端作為保護端存在，必須要接

IsolatedDO(ON)

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規(guī)格和功能說明

■數(shù)字量輸出：繼電器類型

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22

計數(shù)器

SystemDA&CCardSquareWave

?示數(shù)計?電平信號

?數(shù)目顯示?連續(xù)脈沖信號

計數(shù)器卡片

ISA,PCI,andUSBSeries

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趣格蒯功麓演明

■計數(shù)器的規(guī)格說明

-使用通道數(shù)

一位數(shù)（代表了計數(shù)器的最大計數(shù)值）

-基準頻率（決定了計數(shù)器的最大輸入脈沖頻率）

-PWM

-計數(shù)模式

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旗開得勝

■內(nèi)部帶有可編程計數(shù)器/定時器芯片

-3個獨立的16位計數(shù)器，其中每一個單元都帶有脈沖輸入

、定時輸出、門控功能

■可以從2到65535任意設(shè)定計數(shù)器的計數(shù)上限

■最大輸入頻率為10MHz

■6種計數(shù)模式

模式o-在終點計數(shù)時中斷

模式1-可編程單脈沖發(fā)生器

模式2-速率發(fā)生器

模式3-方波發(fā)生器

模式4-軟件觸發(fā)選通

模式5-硬件觸發(fā)選通

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計算機總線技術(shù)

ISA/EISA總線

ISAIndustryStandardArchitecture以舊MPC總線規(guī)范為基礎(chǔ)

EISA——ExtendedISA

PCI^

PCIPeripheralComponentInterconnectSpecialInterestGroup（外圍部件互聯(lián)專

業(yè)組）,它此種先進的局部總線，已經(jīng)成為局部總線6弼標意

CPCI^

CompactPCI＞中文又稱緊湊型PCI-采用歐洲單槽哦雙槽結(jié)構(gòu)為機架固定型板卡,同樣

具有插槽式結(jié)構(gòu),功的展方便,配置靈活?需要配備標準機架，適用于某些大型系

統(tǒng)?如通信設(shè)備?

PC-1Q4痛

它時超小型PCfiWim用的總線標準-即IEEEP996?采用ISA總線架構(gòu)?

Pc-104+^

PC/104增強標準，增加PCI總統(tǒng)定義?

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讀萬卷書行萬里路

0、,

■由IBM定義，也被叫做AT總線

■易于設(shè)計

-數(shù)據(jù)傳輸速率：8.33X2=

■不支持即插即用

-只支持16位數(shù)據(jù)格式

■需要硬件配置

-由于傳輸速率等性能低于PCI總線，ISA總線正在

逐步被USB、PCI等總線代替。

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目前ISA總線M有1降孫甘寬度，最高工作頻率位8MHz，

數(shù)據(jù)傳輸解達到16MB/S

地址線為24條?可尋址16M字節(jié)。

■它是在早期院線PC總線基礎(chǔ)上再T展—b32蹴翩|形成的。分成62

線和36線兩段，共計98線。

98m線:地址線，I線，控制線，時鐘線，電源線。

EISA總是再ISA總線的基礎(chǔ)上，通過增加地址線，案據(jù)線和控制穌

擴充的?支持32位地址，可尋址4GB地址空間，32位覺據(jù)寬度，工作

頻率位&3MM傳輸可達33MBfe。

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旗開得勝

岬掇隔）1XWi惺&陽綴器.嚨儲嚏給歸

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■32位標準總線帶遇最大傳輸速率133Mbytes/s

-擴展至64位帶寬時最大可達到266Mbytes/s

-同時支持5V和3.3V兩種電壓標準-通用PCI總線

-操作頻率最高33MHz

-通過總線管腳完成多設(shè)備選通

■通過軟件和寄存器進行配置

■可以配合32位或者64位板卡使用

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26

PCI總線的特點

-總線時鐘頻率施忐悶;肱砌黜M

-總線寬度就位，擴展到64位

■最大數(shù)據(jù)傳輸速率1331棚磔，數(shù)據(jù)寬度升級到64位，數(shù)據(jù)傳輸速率可

達266MB/S.

--能自動識別外設(shè)。

-多總線共存：通過HOST-PCLPCUSA/EISA^接組件可以構(gòu)成一個

分層次的多總線系統(tǒng)。

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-由PICMG規(guī)范定義

-CPCI是以另一種外觀出現(xiàn)的PC機用PCI總線的擴展.CompactPCI

使用了VEM總線上使用EuroCardS裝外觀.

-目前定義為頷』（100x<1嬲mm>涮WI爵??想松版向耐闕礴尺寸

-傳輸速率=32位-133MB/s,64位-266MB/S

-最多可以支持256個PCI總線設(shè)備

-良好的抗沖擊和抗振動性能

-用戶可以自由選擇前出線或者后出線方式

■特殊的接口設(shè)計可以支持熱插拔

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旗開得勝

■標準歐洲卡尺寸,符合IEEEUOL1結(jié)構(gòu)標準；

■與PCI2」電氣，溺痢軟件功能皆點和；

■氣密性'高密度2f—孔觸器?符合IBCT076國際標準；

■的的抗振動和擊特性；

■金屬前面板“便于安裝'固定和指示；

■現(xiàn)場1/（僧號由板后通過釬一孔詡器引出，彈性連接,抗腐蝕'抗凝動性能好；

■標準金屬機箱（鋁），EMC、ESD性愈好>抗干擾能力強；

?:陰朝豳褊揶棚麒嫩腳曬明判斕；

-無源建板?標旃槽,可擴展性和伸縮性能好；

■支持混合總線系統(tǒng)?

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■USB（UniversalSerialBus通用串行總線）

目前使用的大部分PC機都帶有此接口

PC機最多可以連接127個外部USB設(shè)備（可能需要通過集線器）

支持即插即用

-USB1.1（1996年制定）

最高傳輸速率可達到12Mbps

至少能向外部設(shè)備提供1.5Mbps帶寬

-USB2.0（2002年制定）

480Mbps數(shù)據(jù)傳輸速率=>比前一代標準高出40倍

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讀萬卷書行萬里路

■第一步：根據(jù)計算機平臺選擇總線類型

ISAorPCI.韌入式orKA式(PC/104)、CPCkUSB

?第二步；根據(jù)實現(xiàn)功能選擇具體型號

CPCIUSB

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選型案例

量輸入/

1MS/s,12-bitHigh-SpeedMuttifunctjonCard

PCI-1712

特點

?16通道單端或者&恿道差分或者混合使用的模擬量輸入方式

?12feA/D轉(zhuǎn)換器，最除械率可iHSIIMSfe

-增益可編程設(shè)定

?兩路12位模擬量輸出遹道，可編程輸出連續(xù)波形

?16路數(shù)字量輸入像出通道

-3個16位可編程計數(shù)圈定時器，基頻可達10MHZ

配線:PCL-10168

修子板:ADAM4968

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旗開得勝

選型案例

■客戶希望選擇一款能夠直接進行溫度測量的產(chǎn)品

-希望便攜，可在不同機器上方便使用

7種熱電偶輸入

點/秒

-8路熱電偶模塊TO

?16位分辨率

?帶有自動校準功能

J0-760C

K0?1370c

T-100-400C

E0-1000C

R500T750c

S500-1750C

B500-1800C

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Q&A

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30

DAQNavi簡介

現(xiàn)金嘴郵購樣的Driver

Instant(

Sample04S^NaviADSANTKH

(include-8r:

aainanu^n

l"%；Welcom

//Hc?aAIa■DAQNav

ret--奈Devi，

Xin

s■

SoftwareDevelopmentforAdvantechDAQ

ProductswrthMultipleOSSupports

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DAQNavivs.ADSAPI32

ADSAPI32DAQNavi

設(shè)計理念硬件功能的角度實際應(yīng)用的角度

API介面NativeAPI基于組件的API,OOH導(dǎo)引式

相同的功能,不同的API*1同mML第一的API

用戶要關(guān)注應(yīng)用和實現(xiàn)用戶只需關(guān)注應(yīng)用

卡片功熊支持單一功能,單線程多功能同時運行,多線程

API執(zhí)行效熊執(zhí)行時間長,資源占用多執(zhí)行時間短，資源占用少

用戶編程支持概念混淆,文檔不清，念明病，文檔詳盡

范例復(fù)雜,測試目的范例簡化.教學(xué)目的

支持M位系統(tǒng)支持X64

運行環(huán)境Win95-XP32位Win20<MMMin764&

不支持多核CPU西多核CPU

研發(fā)技術(shù)支持只修改必要的bug發(fā)展方向,全面的支持，

不做結(jié)構(gòu)性修改不斷新增的功能和特性

新設(shè)備不提供舊Driver

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旗開得勝

DAQNavi名字=DAQ+Navigator

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DAQNavi關(guān)鍵概念

從應(yīng)用場景出發(fā)Scenarios用向?qū)бI(lǐng)用戶上手Wizard

場景是應(yīng)用案例的統(tǒng)一的Wizard,任何

抽象，同一類應(yīng)用編程語言科開發(fā)環(huán)

—一

操作涵1的樣板境一致的向

導(dǎo)，—引領(lǐng)

解放用戶精力，更

用戶配置他的應(yīng)用

關(guān)注于應(yīng)用而不是硝.

1實現(xiàn)

配置與運行相Config&Rim組件式編程CorapwoitStyleSDK

Control面向?qū)ο?/p>

的組開發(fā)工

昊親近大自然

的編程語言，更

易理睇租掌握.

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

讀萬卷書行萬里路

32

DAQNaviArchitectureCauserAPPT>

ComponentStyleExamplesCSCLExamplesLabVIEW

Navigator(C#A/B.NET/VB/Delphi)(C++/Java)ExampleVis

ComponentStyleClassLibraryLabVIEWLibraryD

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