初學(xué)LabVIEW數(shù)據(jù)采集中常見的問題

1、初學(xué)數(shù)據(jù)采集中常見的問題經(jīng)常在論壇上會碰到一些會員朋友發(fā)貼提問數(shù)據(jù)采集的問題，其中很大一部分是初學(xué) 者剛接觸數(shù)據(jù)采集，對其中的一些基本概念還沒有太多的了解，這里將這些問題集中一下， 做個總結(jié)。由于個人接觸的板卡以 NI的為主，這里的內(nèi)容只針對 NI的數(shù)據(jù)采集卡，不保證 適用于其它公司的數(shù)據(jù)采集卡。1，數(shù)據(jù)采集的時候數(shù)據(jù)會不會丟失？這是最常見的一個問題，剛開始學(xué)數(shù)據(jù)采集的時候都會在考慮，如果軟件上讀取數(shù)據(jù)的循環(huán)運行得不夠快時，比如100K采樣率的時候，軟件上循環(huán)肯定沒這么快，數(shù)據(jù)是不是就丟失了？首先我們要清楚的是，數(shù)據(jù)采集功能是由數(shù)據(jù)采集卡來完成的，軟件只是將采集到的數(shù)據(jù)接收到電腦上面過來，數(shù)據(jù)

2、采集卡有自身的辦法來解決硬件采集速度快過于軟件讀取速度 的問題。這需要對數(shù)據(jù)采集過程中數(shù)據(jù)的傳輸作一個介紹：外部的信號進入數(shù)據(jù)采集卡后，經(jīng)過各種處理轉(zhuǎn)換，先進入數(shù)據(jù)采集卡自身的緩沖區(qū)里面，緩沖區(qū)是先進先出(FIFO, First InFirst Out )的，NI的數(shù)據(jù)采集卡應(yīng)該是都有板載的緩沖區(qū)，區(qū)別在于緩沖區(qū)的大小而已。 然后當(dāng)板載緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)量到了一定的條件時，數(shù)據(jù)采集卡將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)上傳到計算機內(nèi)存中，一般是以 DMA(直接內(nèi)存訪問)方式傳入的，但也可以設(shè)置為其它方式，比如中斷 等。上傳數(shù)據(jù)的方式和時機可以通過DAQmX勺屬性節(jié)點進行設(shè)置或查看，DAQm中默認是使用DMA專輸方式，傳

3、輸條件是板載內(nèi)存非空。以下藍色部分摘自 NI網(wǎng)站： 數(shù)據(jù)傳輸方式包括直接內(nèi)存訪問 (DMA),中斷請求(IRQ)和可編程I/O。DMA是一種DAQ板 卡和PC內(nèi)存間直接通訊的傳輸方式，不再需要處理器的干預(yù)。NI "MITE"芯片可以處理與PCI總線間的所有總線協(xié)議。IRQ傳輸方式會置高信號并中斷處理器，然后由處理器處理數(shù)據(jù)傳輸。IRQ傳輸通常很低，只有 150 kb/s,而DMA可以高達20 Mb/s。IRQ傳輸速率與使用的系 統(tǒng)設(shè)備相關(guān)，如處理器速度等。規(guī)屋性:盤毀:養(yǎng)捂怖笞和內(nèi)召:檢據(jù)傳潔雷家雜杵屬性在円而円睛-twr .'r.fOc偉阪橢«.對張獻R

4、穴外t2»方兀網(wǎng)心逼附牘事氓葉；iXBT葦轟費!模槪驚人濤孵性:音緩;蠱據(jù)倩輸和內(nèi)存;魏據(jù)怖輸機劃屬性慚話專益匚 ataXfe.lTKech頁蒂內(nèi)尸復(fù)匹L1 W (10204)罠上班 一，戰(zhàn)l龍一 -fiulk)Fit軸 辿左于制 也注汕1圖1設(shè)置模擬輸入數(shù)據(jù)傳遞方式與時機數(shù)據(jù)到了內(nèi)存后，再由程序中的DAQmRead.vi從內(nèi)存中讀入到計算機中去。這里計算機的內(nèi)存要和板載緩沖區(qū)區(qū)分開來，板載緩沖區(qū)是廠商固定死的，改變不了，不會出現(xiàn)溢出的情況，它的空間可以很小， 比如1Kbit以下，但計算機中為數(shù)據(jù)采集開辟的內(nèi)存建議是采樣率的10左右，即是說即使 DAQmRead.vi在10秒鐘都沒有

5、執(zhí)行一次的話，那么就會出現(xiàn) 內(nèi)存不足以存放采集到的數(shù)據(jù)的問題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，DAQmXRead.vi會報錯。內(nèi)存中的大小可以在 DAQmx Timing (Sample Clock).vi的每通道采樣 輸入端進行設(shè)置，參考下圖中DAQm幫助中的說明：DAQmx時(VI)進！ NJ-J-JIT -血犬亍堆載生或莊廉席啟-弁創(chuàng)墾畑的氏沖2.於1，:疼fl分勸村垃于1£盞朋的證片奐SL.ITF71事WK式It耳芾峯吿-T幵需或4*樂嚴,£壬韋甲響療也吐登抿丹.1 »123j41:.-3加訂&jKTII費卡鉅U塵砂打右削黑艸 1017«.|一g；主或訓(xùn)啖

6、MX肛貶rr卻亜直一：zt：J*寒三氐仝fr用-吳棄郵怦”相“總出更迦師匙畫抄口賈“甲毎il迫辛IT吃亍峯盼式毎1泅0歪直BEt主Eli的來肆囲(3慄祥宦式丄齊坯聿樣.N-DAQm |5僅用注rt：確曰堆沖區(qū)主J，E| ff養(yǎng)莉HB罕在門嗣總怕尸結(jié)睦后”對任脊的引用”扣祐if道彌商亙司苗奮嶺出電盲曲品雖呦船入帝艇居曲土在V詡西站盤;；>：.世盂恃出柘世罰両詢W 刮I費船出持丟開W趣片丈的就械壽.右 建益擊臣孫一：富(mu星用13亠空t*!=單中酹砂總遼L魚與吳工歯業(yè) 更J5-(ftF 處貞音燈代匸<雯,肝烝21-2" 3nfALSC<-W >M圖2設(shè)置內(nèi)存緩沖

7、區(qū)大小但是DAQm會默認設(shè)置一個最小值，如果你在每通道采樣 輸入端設(shè)置的值小于這個值的話，DAQm會忽略你輸入的這個值而使用默認最小值，見下圖：7球Hflt式育占睢玉口 t .JiUkS撤.iJJTDEWttJt jJU沖H!料F)*皿巾峠址&出大4 W飛迪足來耳僉邑匕hffi-陸0士匕如出血片克如：酬他于出U內(nèi) fffl.d . «».itfC+卜*:-爭吋忙4.陸n “；w簾td-5ttftMT?葩所冑科去hnV nrtjrr j-Tf 1 t TFT 正的 It I- i - r. i(t. -Ut.'H'： . +： : jil Af B *

8、hFt-t、：£ H；b：4TE:卜：- WRi*遜塞薦Mtztf - >+T7=Jt晦吉”._ _匚t朋=W*F肖.來：注琳HO kSC-：C'jS.-5i kSld9-ic t4C £.>'£14 kfilO.OOE L.ET-lSD E.fi£40 kSmu1 MSVL - Em±»TE ” JS裔兵係認韻惟K 1'4£fWCM 如JBig沖區(qū)樣d返堆?f褲列S”ja-fc-1 -r.«dSai R冷=# -牡電弋-h首是匍爾，ripf廉捧畳劃的頤單jSSf - Hl-AQ

9、rrxT告ai程處沖匕E：對興SiiifcEgiE. fflEfllifEffitX4Stiffly1MTHTS.圖3確定緩沖區(qū)大小不過單單將這個緩沖區(qū)設(shè)置成10倍，并不一定能保證緩沖區(qū)不會溢出，因為緩沖區(qū)的存儲的數(shù)據(jù)量不但跟它的輸入速度(采樣率)有關(guān)，還跟它的輸出速度有關(guān)，它的輸出速度就是采集程序從它里面讀取的速度，所以一般在使用循環(huán)中調(diào)用DAQmRead.vi的時候，一般是選擇多態(tài)VI中的多采樣而不是單采樣，如下圖所示: nuabor of samples per chi1J模擬 >單采樣>L數(shù)字 P名通道ID EBL計數(shù)器未換算卜更羞>圖 4 設(shè)置 DAQms Read

10、.vi同時將它的每通道采樣數(shù)設(shè)置為-1 ,表示每次調(diào)用 DAQmXRead.vi的時候都是將內(nèi)存中的所有數(shù)據(jù)讀取進來。在一些特殊情況下才將這個輸入設(shè)置為其它整數(shù)，但就得保證循環(huán)能盡快的執(zhí)行，以免緩沖區(qū)溢出。如果設(shè)置為100的話，表示每次從緩沖區(qū)中讀取100個數(shù)據(jù)回來，如果緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)不足100個，那么就會等到夠了 100個后才讀進來并輸出，程序會在這里等待緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)夠 100個才往后執(zhí)行，跟串口設(shè)置讀取緩沖區(qū)字節(jié)數(shù)一樣。設(shè)置為 -1則 不會出現(xiàn)等待的情況，有就讀，沒有就返回空數(shù)組。所以，總結(jié)一下，為了保證數(shù)據(jù)不會失丟，要設(shè)置好內(nèi)存緩沖區(qū)的大小，還要保證讀取緩沖區(qū)的程序(DAQmx Read.

11、vi)循環(huán)得盡量快，每一次讀取的數(shù)據(jù)盡量多。2，數(shù)據(jù)采集的時間問題數(shù)據(jù)采集中時間相關(guān)的問題主要是二方面，一個是每一個數(shù)據(jù)點的時間，在NI的數(shù)據(jù)采集中是通過T0和dt來確定的，T0就是開始數(shù)據(jù)采集的初始時間，是任務(wù)開始時數(shù)據(jù)采 集卡讀取的計算機時間，dt二個數(shù)據(jù)點之間間隔的時間，是采樣率的倒數(shù)，比如1K采樣率，dt就是1/1000=0.001秒=1毫秒。在使用DAQmRead.vi的時候要選擇波形輸出而不是選擇 DBL輸出，波形輸出就帶有這些信息，而DBL就只是有數(shù)據(jù)而沒有時間信息了。見圖4。另一個就是采樣率的設(shè)置問題，數(shù)據(jù)采集卡的采樣脈沖一般是由它的內(nèi)部時鐘源進行分頻后得到的，所以采樣率是不是

12、非常準(zhǔn)確，得看時鐘源是否能被整數(shù)倍地分頻到指定的采樣率，具體可以參考 NI上的文章：確定NI-DAQmx中采集的實際采樣率硬件:Multifunction DAQ (MIO)問題：我設(shè)置采集的采樣速率為500,001 Hz。我想知道我的設(shè)備所用的實際采樣率。如果我在LabVIEW中用NI-DAQmx編成，如何確定實際采樣率？解答:您可以用DAQm定時屬性節(jié)點來獲得此信息。SamplClk.Timebase.Rate 屬性提供了產(chǎn)生實際采樣率的時基頻率 (timebase frequency)。大多數(shù)DAC設(shè)備有兩個時基頻率：20 MHz 和100 kHz。 SamplClk.TimebaseD

13、iv 屬性提供分頻系數(shù)，用于從時基頻率分頻下來到您所希望的實際采樣時鐘頻率。所以當(dāng)您設(shè)置您的采樣速率為500,001 Hz ,設(shè)備利用20 MHz時基和分頻系數(shù)39來獲得實際的采樣速率 20 MHz/39 = 512,820.51 Hz分頻系數(shù)永遠是一個整數(shù)，該整數(shù)的大小取決于您的數(shù)據(jù)采集板卡的型號。舉個例子：假設(shè)分頻系數(shù)是一個16位的整數(shù)，這樣 20 MHz時基允許您使用的所有頻率均大于305.18 Hz，因為一個16位整數(shù)對應(yīng)的最大分頻系數(shù)為65,535。100 kHz時基用于低于該頻率的采樣速率。進而，如果您指定的頻率不能準(zhǔn)確得到，驅(qū)動將采用最接近于您指定的采樣率且高于您所指定的采樣率

14、對E系列：AI采樣時鐘分頻系數(shù)=24位AI轉(zhuǎn)換時鐘分頻系數(shù)：=16位AO采樣時鐘分頻系數(shù)=24位對M系列：AI采樣時鐘分頻系數(shù)=32位AI轉(zhuǎn)換時鐘分頻系數(shù)=32位AO采樣時鐘分頻系數(shù)=32位另外，如果確實需要指定的采樣率，也可以用外部的時鐘源作為采樣脈沖來進行數(shù)據(jù)采集。其實更深入一點的話，在連續(xù)采集的應(yīng)用程序中，數(shù)據(jù)采集時鐘源的準(zhǔn)確性問題就會 顯示出來，假設(shè)時鐘源的誤差是50ppm （百萬分之五十），即二萬分之一，而一天有86400秒，如果連續(xù)運行一天的話數(shù)據(jù)采集的時鐘誤差最多就會有4秒多，所以到了 24小時后就會出現(xiàn)波形圖上的時間與計算機時間差了大概4秒左右的現(xiàn)象，時間越長這個誤差就可能越大

15、，如果這個誤差不能接受的話就需要想其它辦法解決。其中一個方法是換一個更高精度的時鐘源，但長時間運行的話始終還是會有誤差的，之前用過的方法是到了 0點的時候關(guān)閉任務(wù)再重新開啟，讓數(shù)據(jù)采集卡與計算機重新對時。3，其它一些問題A, 數(shù)據(jù)采集卡在多通道采集時只需要將創(chuàng)建任務(wù)時輸入多個通道的名稱即可，比如單通道時是使用“Dev1/ai1 ”表示使用第一塊數(shù)據(jù)采集卡的第二個模擬輸入通道，“Dev1/ai0:1 ”表示使用的是第一塊數(shù)據(jù)采集卡的第1、2個模擬輸入通道，那么在 DAQmx Read.vi時就要選擇它的多通道讀取，然后可以通過“索引數(shù)組”將波形數(shù)組分為第一通道波形和但要注意的是同一個數(shù)據(jù)采集卡只能啟用一個同類型的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，比如不能創(chuàng)建二個模擬輸入的任務(wù)，分別測量二個通道，只能是啟用一個任務(wù)，但是同時讀入二個通道的數(shù)據(jù)。但可以啟動不同類型的任務(wù)，比如在數(shù)據(jù)采集時又進行數(shù)據(jù)輸出等。需要注意的是多種任務(wù)同時運行時可能會導(dǎo)致 DMA通道不夠用，這時就需要將某些任務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸方