入门篇
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ni.com/china/daq NI 数据采集技术文摘
数据采集（DAQ）基础知识
简介
现今，在实验室研究、测试和测量以及工业自动化领域中，绝
大多数科研人员和工程师使用配有 PCI、PXI/CompactPCI、
PCMCIA、USB、IEEE1394、ISA、并行或串行接口的基于
PC 的数据采集系统。许多应用使用插入式设备采集数据并
把数据直接传送到计算机内存中，而在一些其它应用中数据
采集硬件与PC分离，通过并行或串行接口和PC相连。从基
于 PC 的数据采集系统中获取适当的结果取决于图示一中的
各项组成部分：
●
PC
●
传感器
●
信号调理
●
数据采集硬件
●
软件
本文详细介绍了数据采集系统的各个组成部分，并解释各个
部分最重要的准则。本文也定义了用于基于 PC 的数据采集
系统组成部分的许多通用术语。
个人电脑（PC）
数据采集系统所使用的计算机会极大地影响连续采集数据的
最大速度，而当今的技术已可以使用Pentium级别以及多核
的处理器，它们能结合更高性能的 PCI/PCI Express、PXI/
CompactPCI 和 IEEE1394（火线）总线以及传统的 ISA 总
线和 USB 总线。PCI 总线和 USB 接口是目前绝大多数台式
计算机的标准设备，而 ISA 总线已不再经常使用。随着
PCMCIA、USB 和 IEEE 1394 的出现，为基于桌面 PC 的数
据采集系统提供了一种更为灵活的总线替代选择。对于使用
RS-232或 RS-485串口通信的远程数据采集应用，串口通信
的速率常常会使数据吞吐量受到限制。在选择数据采集设备
和总线方式时，请记住您所选择的设备和总线所能支持的数
据传输方式。
计算机的数据传送能力会极大地影响数据采集系统的性能。
所有 PC 都具有可编程 I/O 和中断传送方式。目前绝大多数
个人电脑可以使用直接内存访问（Direct memory access，
DMA）传送方式，它使用专门的硬件把数据直接传送到计算
机内存，从而提高了系统的数据吞吐量。采用这种方式后，
处理器不需要控制数据的传送，因此它就可以用来处理更复
杂的工作。为了利用 DMA 或中断传送方式，您的数据采集
设备必须能支持这些传送类型。例如，PCI、USB 设备可以
支持 DMA 和中断传送方式，而 PCMCIA 设备只能使用中断
传送方式。所选用的数据传送方式会影响您数据采集设备的
数据吞吐量。
限制采集大量数据的因素常常是硬盘，磁盘的访问时间和硬
盘的分区会极大地降低数据采集和存储到硬盘的最大速率。
对于要求采集高频信号的系统，就需要为您的 PC 选择高速
硬盘，从而保证有连续（非分区）的硬盘空间来保存数据。
此外，要用专门的硬盘进行采集并且在把数据存储到磁盘时
使用另一个独立的磁盘运行操作系统。
对于要实时处理高频信号的应用，需要用到 32 位的高速处理
器以及相应的协处理器或专用的插入式处理器，如数字信号
处理（DSP）板卡。然而，对于在一秒内只需采集或换算一两
次数据的应用系统而言，使用低端的 PC 就可以满足要求。
在满足您短期目标的同时，要根据投资所能产生的长期回报
的最大值来确定选用何种操作系统和计算机平台。影响您选
择的因素可能包括开发人员和最终用户的经验和要求、PC
的其它用途（现在和将来）、成本的限制以及在您实现系统
期间内可使用的各种计算机平台。传统平台包括具有简单的
图形化用户界面的 Mac OS，以及 Windows 9x。此外，
Windows NT 4.0 和 Windows 2000 能提供更为稳定的 32
位OS，并且使用起来和Windows 9x类似。Windows 2000
是新一代的 Windows NT OS，它结合了 Windows NT 和
Windows 9x的优势，这些优势包括固有的即插即用和电源
管理功能。
传感器和信号调理
传感器感应物理现象并生成数据采集系统可测量的电信号。
例如，热电偶、电阻式测温计（RTD）、热敏电阻器和 IC 传
图
1.
典型的基于
PC
的
DAQ
系统
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