神電測(cè)控：新品發(fā)布：國產(chǎn)化PG-785xR板卡產(chǎn)品手冊(cè)

1、平替NI-7856/7857/7858等R系列板卡，兼容LabVIEW My FPGA開發(fā)環(huán)境。

2、指標(biāo)：18位16通道同步并行AI（1MS/s采樣率）、16位16通道同步并行AO（1MS/s更新率）、25路雙向高速DIO、8路LED指示燈、PCIe/PXIe接口、真差分、量程自由切換。

3、超大FPGA加持：K7-325T，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)DAQ卡；更重要的是：用戶可以使用圖形化LabVIEW在FPGA里面自由翱翔，實(shí)現(xiàn)各種采集、模型、算法、測(cè)試、鎖相、3C、PID等閉環(huán)應(yīng)用。

4、相比于我們之前發(fā)布的4通道250MS/s AI和2通道250MS/s AO板卡來說，PG-785xR更適合常規(guī)us量級(jí)的自動(dòng)化、HIL硬件在環(huán)、高密度數(shù)采等測(cè)控類項(xiàng)目和儀器開發(fā)。

5、價(jià)格親民，NI板卡價(jià)格的?~?，擺脫NI FPGA RIO板卡因?yàn)楦甙撼杀驹斐傻睦Ь?、釋放大家的開發(fā)潛能，大膽放心用。

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1、性能簡(jiǎn)介

?? 1）模擬電壓輸入AI

?? ?? ADC采集通道數(shù)：16

?? ?? 分辨率：18 bit

?? ?? 采樣率：1MS/s

?? ?? 輸入量程：±10V/±5V

?? ?? 接線：?jiǎn)味?真差分

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?? 2）模擬電壓輸出AO

?? ?? DAC輸出通道數(shù)：16

?? ?? 分辨率：16bit

?? ?? 更新率：1MS/s

?? ?? 輸出量程：±10V/±5V

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?? 3）雙向高速數(shù)字IO（DIO）

?? ?? DIO通道數(shù)：25路

?? ?? DIO讀寫速率：200MHz

?? ?? DIO訪問：直接FPGA讀寫，可接入CLK、編碼器、轉(zhuǎn)速計(jì)、扭矩等脈沖信號(hào)，也???? 可以產(chǎn)生高速同步、PWM等脈沖信號(hào)。

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?? 4）8路用戶LED指示燈，掛在FPGA上，支持用戶自己使用LabVIEW直接編程控制

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?? 5）3路用戶按鍵KEY，掛在FPGA上，支持用戶自己使用LabVIEW直接編程控制

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?? 6）板卡主控芯片

?? ?? FPGA型號(hào)：Xilinx Kintex7-325T-2FFG900I工業(yè)級(jí)（可替換成國產(chǎn)FPGA）

?? ?? 板載DDR3容量:2GB 64BIT

?? ?? 板載Flash芯片型號(hào):N25Q128A13 SPIx4

?? ?? 通信接口：PCIe2.0x8

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?? 7）板卡供電

?? ?? 直流電壓：12V（支持單獨(dú)供電或者PCIe直接供電）

?? ?? 靜態(tài)電流: 0.6A

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2、接口簡(jiǎn)介

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?? 1）模擬電壓輸入AI/模擬電壓輸出AO接口

?? ?? 接線方式：AD/DA通過VHDCI擴(kuò)展線接出（贈(zèng)送SCB-68-68線纜和接線盒）。

?? ?? 注意：AI/AO 均為真差分方式。

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?? 2）模擬電壓ADC輸入等效結(jié)構(gòu)如下：

?? ?? 對(duì)于差分信號(hào)：需要接入AIN+ AIN- GND（GND可以不接）

?? ?? 對(duì)于單端信號(hào)：需要接入AIN+ GND（同時(shí)AIN-需要跟GND短接）

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?? 3）模擬電壓DAC輸出等效結(jié)構(gòu)：

?? ?? 對(duì)于單端輸出應(yīng)用：接 DAC+? GND（DAC-懸空）。

?? ?? 對(duì)于差分輸出應(yīng)用：則接DAC+ DAC-（GND可不接）。

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3、模擬信號(hào)接線盒端子信號(hào)說明

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4、數(shù)字信號(hào)DIO接線端子說明

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???? SCSI端口一共引出12V、GND與6對(duì)差分I/O (或者12單端I/O)；為了方便用戶使用，我們將這些DIO信號(hào)對(duì)應(yīng)的FPGA引腳全部拖到了LabVIEW FPGA環(huán)境下，非常直觀，如圖10所示，用戶只需要會(huì)一點(diǎn)LabVIEW基礎(chǔ)知識(shí)就可以在FPGA里面編程操作這些DIO信號(hào)了。

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5、模擬電壓輸入AI/輸出AO量程控制

?? 拉高ADC_Range_Select/DAC_Range_Select，則模擬電壓輸入/輸出量程為±5Vpp

?? 拉低ADC_Range_Select/DAC_Range_Select，則模擬電壓輸入/輸出量程為±10Vpp

?? 控制ADC和DAC量程的IO引腳，可以將其拖拽到PG-785xR對(duì)應(yīng)的FPGA終端下面，如圖11所示。

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6、用戶LED燈控制（共陽模式，低電平點(diǎn)亮）

?? ?8路用戶LED對(duì)應(yīng)的FPGA引腳所在位置和LabVIEW FPGA環(huán)境下的EIO節(jié)點(diǎn)，如圖12所示。

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7、PG-785xR Demo硬件測(cè)試接線實(shí)物圖

8、PG-785xR軟件開發(fā)簡(jiǎn)介

?? 1）模式1（不推薦）

?? 直接將785xR當(dāng)成傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)采集卡DAQ，我們提供配套的Windows、Linux驅(qū)動(dòng)，Windows QT、C++語言和LabVIEW上位機(jī)開發(fā)例程，如圖14所示。

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?? 2）模式2（推薦，當(dāng)成類似NI FPGA R系列板卡自主開發(fā)，充分發(fā)揮FPGA的優(yōu)勢(shì)）

?? 提醒：關(guān)于LabVIEW如何開發(fā)任意第三方下位機(jī)FPGA芯片程序及其原理和開發(fā)過程，可以參考神電測(cè)控編寫的《LabVIEW FPGA開發(fā)寶典》?

?? a)首先，啟動(dòng)打開LabVIEW軟件，如圖15所示；然后新建一個(gè)空白的LabVIEW項(xiàng)目，如圖16所示。

?? b)右擊LabVIEW項(xiàng)目下的“我的電腦”，選擇新建“終端和設(shè)備”，如圖17所示。

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?? c)在彈出來的FPGA終端列表中找到K7家族，展開之后，找到里面的PG7856R這個(gè)終端設(shè)備，如圖18所示。

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?? d)然后展開FPGA終端里面的PCIe Data這個(gè)CLIP，可以看到里面封裝好了FPGA跟上位機(jī)之間的PCIe傳輸通道，用戶只需要通過LabVIEW直接訪問這些通道就可以實(shí)現(xiàn)PCIe高速交互、數(shù)據(jù)傳輸和通信了，如圖19所示。

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?? e)同時(shí)，里面還有一個(gè)名為785x Data的CLIP節(jié)點(diǎn)，展開可以看到，里面就是16通道的AI和16個(gè)通道的AO，如圖20所示。

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?? f)為了方便初學(xué)者入門，這里我們給大家提供了一個(gè)針對(duì)PG-785xR這塊板卡出廠的LabVIEW FPGA Demo范例程序，如圖21所示。我們提前將用戶LED燈、量程控制IO、雙向數(shù)字DIO等引腳對(duì)應(yīng)的EIO節(jié)點(diǎn)和相關(guān)的FIFO、Memory放到這個(gè)例程里面，供大家參考。

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?? ?g）下面，我們簡(jiǎn)單驗(yàn)證一下Demo里面的AI采集和AO輸出功能。

?? ?先驗(yàn)證PG-785xR模擬電壓采集功能，由于我們的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)屬于單端信號(hào)，所以按照前面的端子接線說明，應(yīng)該將信號(hào)發(fā)生器的正極接到模擬接線盒端子的AI+（比如ADC0正極對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)是2），負(fù)極接到AI-上（比如ADC0負(fù)極對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)是1），然后將AI-與接線盒的GND（標(biāo)識(shí)是17）短接，如圖22所示。如果用戶測(cè)量的是類似電池這樣的被測(cè)對(duì)象，那么就需要按照差分方式接入，因?yàn)殡姵貎啥耸菦]有參考地的，二者之間的電壓差可以看成是真正意義上的差分信號(hào)，那么對(duì)于電池這類原始信號(hào)，GND是不需要短接的。

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?? ?接下來，打開下位機(jī)FPGA終端里面的“實(shí)驗(yàn)2-PCIe_DMA_16通道18位-真差分-同步并行采集-1M-FPGA-New-下降沿.vi”這個(gè)VI，如圖23所示，對(duì)應(yīng)的程序框圖如圖24所示；直接點(diǎn)擊左上角的運(yùn)行箭頭即可啟動(dòng)編譯，然后會(huì)自動(dòng)下載到板卡的FPGA芯片里面運(yùn)行，同時(shí)FPGA VI會(huì)進(jìn)入在線前面板運(yùn)行模式。

?? ?然后，打開運(yùn)行“我的電腦”下面的“實(shí)驗(yàn)2-PCIe_DMA_18位ADC-16通道并行同步采集-真差分-PC.vi”上位機(jī)程序，如圖25所示；點(diǎn)擊前面板上的“Send”發(fā)送開始采集指令給FPGA板卡（PG-785xR），此時(shí)，可以看到上位機(jī)前面板左上角第一個(gè)波形圖里面出現(xiàn)了正弦波，如圖26所示；這是因?yàn)?，我們?cè)诮泳€盒對(duì)應(yīng)的AI0通道上接入了一個(gè)單端Sine信號(hào)，該信號(hào)頻率為10KHz，峰峰值為±5V，如圖27所示；將這個(gè)波形放大之后，可以看到里面每個(gè)周期的量化點(diǎn)數(shù)正好是100個(gè)點(diǎn)，因?yàn)镻G-785xR模擬電壓采樣率是1MS/s，除以10KHz，正好就是100個(gè)點(diǎn)。由于ADC分辨率是有符號(hào)18位，也就是I18。

?? ?h）接下來驗(yàn)證一下PG-785xR的AO模擬電壓輸出功能

?? ?將示波器探頭的正極接到模擬接線盒的34號(hào)端子上（對(duì)應(yīng)DAC0通道的正極），將示波器探頭的負(fù)極接到模擬接線盒的18號(hào)端子上（GND引腳），如圖28所示。注意，其中模擬接線盒上的33號(hào)端子懸空不要接，這是因?yàn)槲覀兊暮?jiǎn)易示波器探頭是單端的，不是那種差分探頭，所以按照前面的模擬電壓輸出接線方法，這里AO應(yīng)該按照單端方式去接；如果大家手頭有專用的差分探頭，可以直接將差分探頭正負(fù)極分別接到接線盒的正負(fù)極上，那么GND就不需要了。

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?? ?打開下位機(jī)FPGA終端里面的“實(shí)驗(yàn)3-16通道16位任意波形發(fā)生器AWG-真差分-同步并行輸出-FPGA.vi”這個(gè)FPGA VI，如圖29所示，對(duì)應(yīng)的FPGA程序框圖如圖30所示；直接點(diǎn)擊左上角的運(yùn)行箭頭即可啟動(dòng)編譯，然后會(huì)自動(dòng)下載到板卡的FPGA芯片里面運(yùn)行，同時(shí)FPGA VI會(huì)自動(dòng)進(jìn)入在線前面板運(yùn)行模式。

? ? 然后，打開運(yùn)行“我的電腦”下面的“實(shí)驗(yàn)3-PCIe_DMA_16位ADC-16通道并行同步輸出-真差分-PC”上位機(jī)程序，如圖31所示；設(shè)置好任意波形參數(shù)之后，點(diǎn)擊前面板上的“發(fā)送參數(shù)和指令”按鈕，將上位機(jī)的AWG波形數(shù)據(jù)下發(fā)給FPGA板卡（PG-785xR），如圖32所示，此時(shí)，示波器上出現(xiàn)了一個(gè)頻率為2KHz、峰峰值為±5V的Sine正弦信號(hào)，如圖33所示；這是因?yàn)椋衔粰C(jī)生成的正弦信號(hào)和三角波信號(hào)點(diǎn)數(shù)是500，PG-785xR板卡的AO更新率是1MS/s，所以1M/500正好就是2KHz。

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更多詳細(xì)內(nèi)容也可以觀看視頻演示，B站視頻鏈接如下：

https://www.bilibili.com/video/BV1X14y1y7dW/?spm_id_from=333.999.0.0

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