USB-EK001 매뉴얼

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권순 주
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1 PCIe-AIO10 User s Manual Windows, Windows2000, Windows NT and Windows XP are trademarks of Microsoft. We acknowledge that the trademarks or service names of all other organizations mentioned in this document as their own property. Information furnished by DAQ system is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by DAQ system for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties which may result from its use. No license is granted by implication or otherwise under any patent or copyrights of DAQ system. The information in this document is subject to change without notice and no part of this document may be copied or reproduced without the prior written consent. Copyrights 2009 DAQ system, All rights reserved

2 -- 목차 PCIe-AIO10 소개 2. PCIe-AIO10 기능 3. 설치 3.1 내용물확인 3.2 설치 (Installation) 4. PCIe-AIO10 보드설명 5. 시험 Appendix Reference 4.1 PCIe-AIO10 외형도 4.2 기능설명 4.3 커넥터 Pin-out 4.4 샘플프로그램설명 5.1 이미지프레임입력시험 5.2 Scan Control 시험 A.1 일반사양 A.2 외형치수 -2-

1. PCIe-AIO10 소개 PCIe-AIO10은전자현미경장치와연동하여촬영된이미지프레임을 PCI Express 1x 인터페이스방식으로 PC에전송하는보드이다. 보드의동작은프로그램 API에의하여제어되며, 아래의그림은보드의연동동작을그림으로나타내고있다. [ 그림 1-1.

3 1. PCIe-AIO10 소개 PCIe-AIO10은전자현미경장치와연동하여촬영된이미지프레임을 PCI Express 1x 인터페이스방식으로 PC에전송하는보드이다. 보드의동작은프로그램 API에의하여제어되며, 아래의그림은보드의연동동작을그림으로나타내고있다. [ 그림 1-1. PCIe-AIO10 보드사용예 ] [ 그림 1-1] 에서보면, PCIe-AIO10 은 PC 내의 PCI Express 슬롯에장착되어전자현미경으로 SCAN 신호를주고이미지프레임은아날로그신호로받는다. 전송받은데이터는 PCI Express 1x 인터페이스를통하여응용프로그램에전송하는역할을담당한다

4 [ 그림 1-2. PCIe-AIO10 의동작모습 ] [ 그림 1-2] 는 PCIe-AIO10가실제 PC에장착되었을때를보여주고있다. 좌측상단 9Pin D- SUB SOCKET 커넥터를통하여 SCAN 신호를발생하며, 하단의 9Pin D-SUB PLUG 커넥터로외부기기에 ±12V전원공급을하고외부기기에서아날로그신호 ( 이미지프레임 ) 를받는다

5 2. PCIe-AIO10 기능 아래그림에서보듯이 PCIe-AIO10의경우전체적인제어를 FPGA Core Logic에서담당을하고있다. 주요기능으로는 2개의 DAC를제어하여수평수직스캔신호발생, ADC를통한프레임신호수신이있다. 이러한기능들은 PCI Express 1x 인터페이스를통하여 PC에서 API를이용하여수행한다. Dsub9 SKT DC-DC SW1 J1 DDR DDR DAC Dsub9 PLUG J2 DAC FPGA LED5 J3 ADC PCI Express Chipset PCI Express 1x Interface [ 그림 2-1. PCIe-AIO01 외형도 ] -5-

6 PCI BUS PCI-AIO10 INTERNAL BLOCK - FPGA Local Bus Address Data(Mem,I/O) Local BUS PCI Target / Master B D control (0x00 0x3F) BUS Mux CLOCK control (0x40) MEM Decoder IO Decoder To each IO Module Reserved (0x70 0xAF) DPRAM CLOCK syn. Interrupt Controller (0xb0) Interrupt controller Contrast control (0x50) X scan control (0x60) Y scan control (0xD0) Ext. Address, Data, Control From Ext. INT sources in Chip MEM Decoder [ 그림 2-2. PCIe-AIO10 기능블록도 ] FPGA 코어로직의프로그램은 JTAG 을이용하여하고있으며, FPGA Program Logic 에서 logic 프로그램을저장하고, 전원인가시로드하는기능을한다. [PCIe-AIO10 의주요특징 ] PCI Express 1x Interface PCI Bus Master Operation 8 비트프레임데이터수신 14 비트 DAC 제어 (SCAN 신호발생 ) 사용환경 Windows 2000 SP4 이상, Windows XP SP1 이상 간편한 Windows Application Programming Interface(DLL) -6-

3. 설치 보드설치에앞서포장내용물이이상이없는가를확인한다. 3.1 내용물확인제품내용물 1. PCIe-AIO10 보드 2. CD ( 드라이버 / 매뉴얼 /API/ 샘플소스등등 ) 3.2 설치 (Installation) PC에보드를설치하기위하여는 DAQ system에서제공하는 How to install PCI DAQ Board 매뉴얼을참조하여순서에따라서실시한다.

7 3. 설치 보드설치에앞서포장내용물이이상이없는가를확인한다. 3.1 내용물확인제품내용물 1. PCIe-AIO10 보드 2. CD ( 드라이버 / 매뉴얼 /API/ 샘플소스등등 ) 3.2 설치 (Installation) PC에보드를설치하기위하여는 DAQ system에서제공하는 How to install PCI DAQ Board 매뉴얼을참조하여순서에따라서실시한다. PCI 경우 Plug & Play 장치이므로손쉽게보드설치를할수가있을것이다. 보드의사용환경은 Windows 2000 SP4 이상, Windows XP SP1 이상에서사용되어야한다. 설치가완료되면, 정상적으로드라이버가설치되었는지다음과같은방법으로확인한다. 내컴퓨터 -> 속성 -> 하드웨어 -> 장치관리자화면에서 -7-

8 [ 그림 3-1. 시스템등록정보에서 장치관리자 를실행하는화면 ] -8-

9 다기능어댑터 -> PCIe-AIO10 이 ( 가 ) 설치가되었는가를확인한다. 아래의그림과같이나타나 게되면, 설치가정상적으로이루어진것이다. 상기그림은 PCeI-AIO10 보드가 PC 에정상적으로설치된화면을보이고있다. ( 원안을확인 ) 최초설치후에는정상적인동작을위하여 PC 를재부팅하여사용하는것이좋다

10 4. PCIe-AIO10 보드설명 각각의중요한보드기능에대하여간략히설명한다. 자세한기능에대한내용은부품사양을참조하기바랍니다. 4.1 PCIe-AIO10 외형도 Dsub9 SKT DC-DC SW1 J1 DDR DDR DAC Dsub9 PLUG J2 DAC FPGA LED5 J3 ADC PCI Express Chipset PCI Express 1x Interface [ 그림 4-1. PCIe-AIO10 Block Diagram] 보드에는총세개의 LED가있으며이중중요한것은 LED7이며, 각각의설명은다음과같다. LED5 : 이미지프레임을수신할경우에점등이된다. LED6 : 프레임데이터전송중일경우에점등이된다. LED7 : 보드가 Configuration이끝나고동작준비가완료되면점등이된다

11 4.2 기능설명 (1) FPGA 보드의모든기능은이 FPGA Logic 을통하여제어된다. (2) ADC 이미지신호인아날로그신호를디지털로변환한다. (3) DAC FPGA 에서보내는디지털스캔신호를아날로그로변환하여내보낸다. (4) DC-DC 외부기기로공급하는전원 (±12V) 를생성한다. (4) DDR 프레임을저장하는버퍼이다. (5) SW 보드넘버를지정한다. 한 PC에 PCI-AIO10을 2개이상설치할때이스위치로각기다른번호를부여해야한다

12 4.3 커넥터 Pin-out PCIe-AIO10에서사용하는커넥터및점퍼에대하여설명을한다. SCAN 신호를내보내기위한 D-SUB 9pin SOCKET 커넥터 J1과, 외부전원공급과이미지신호를받기위한 D-SUB 9pin PLUG 커넥터 J3이있다. [ 그림 4-1] 은보드와외부의인터페이스를하는 Bracket 그리고, 연결커넥터를보여주고있다. c [ 그림 4-2. PCIe-AIO10 Front View]

13 [J1 커넥터 ] 아래의그림은보드의 J1 커넥터의핀맵을나타낸다. SCAN GND GND GND N.C N.C N.C SCAN Y GND SCAN X [ 그림 4-3. PCIe-AIO10 J1 Connector Pin-out] [ 표 1. J1 커넥터설명 ] 번호 명칭 설명 비고 1 SCAN X Horizontal Scan output 2 GND GROUND 3 SCAN Y Vertical Scan output 4 GND GROUND 5 GND GROUND 6 N.C No Connection 7 N.C No Connection 8 N.C No Connection 9 GND GROUND

14 [J3 커넥터상세설명 ] 커넥터의핀맵은아래그림과같다. VIDEO N.C N.C +12V -12V VIDEO IN+ VIDEO IN- GND N.C N.C [ 그림 4-4. PCIe-AIO10 J3 Connector Pin-out] [ 표 2. J3 커넥터설명 ] 번호 명칭 설명 비고 1 VIDEO IN+ VIDEO IN Differential Plus 2 VIDEO IN- VIDEO IN Differential Minus 3 GND GROUND 4 N.C No Connection 5 N.C No Connection 6 N.C No Connection 7 N.C No Connection 8 +12V +12V Max 150mA 9-12V -12V Max 150mA

15 [SW1 상세설명 ] PCIe-AIO10 보드는한개의시스템 (PC) 에최대 4개의 PCIe-AIO10 보드를동시에사용할수있도록설계가되어있다. 각각의보드구분은보드내에있는 4핀 DIP 스위치 (SW1) 를통하여설정할수있다. SW1 ON OFF 내용설명 OFF OFF 보드번호 0 ON OFF 보드번호 1 OFF ON 보드번호 2 ON ON 보드번호

4.4 샘플프로그램설명보드와함께제공하는 CDROM에는보드를쉽게사용할수있도록사용샘플프로그램 AIO10_View.exe 를제공하고있다. 샘플프로그램을시험하기위하여는먼저보드의드라이버가설치되어있어야한다. 샘플프로그램은보드를사용하기위하여제공되는 API를간략하게시험할수있도록소스형태로제공하므로사용자가수정하여사용할수가있다. [ 그림 4-5.

16 4.4 샘플프로그램설명보드와함께제공하는 CDROM에는보드를쉽게사용할수있도록사용샘플프로그램 AIO10_View.exe 를제공하고있다. 샘플프로그램을시험하기위하여는먼저보드의드라이버가설치되어있어야한다. 샘플프로그램은보드를사용하기위하여제공되는 API를간략하게시험할수있도록소스형태로제공하므로사용자가수정하여사용할수가있다. [ 그림 4-5. 샘플프로그램실행화면 ] 위의샘플프로그램을이용하기위하여는 API(Application Programming Interface) 가필요하다. API는 DLL 형태로제공이되며, 컴파일을하기위하여는임포트 (Import) 라이브러리및헤더파일이필요하다. 상기에명시된모든파일은제공하는 CDROM에포함되어있다. 샘플프로그램을정상적으로실행하기위하여는 API DLL(PCI_AIO10.DLL) 이실행파일의폴더에있거나, Windows의시스

17 템폴더혹은 Path 환경변수로지정된폴더에있어야한다. < 기능설명 > (1) Select Resolution 콤보박스 이미지해상도를설정한다. (2) Get Frame 보드에저장된이미지프레임을 PC 로읽어온다. 만약이미지프레임이보드에저장이 되어있지않으면, 저장이완료될때까지기다려야한다. (3) Line Mode 체크박스 Get Frame 시모드를선택한다. 체크되어있지않으면이미지를 Frame 별로읽어오고체크 되어있으면이미지를라인마다읽어온다. (4) Save To File PC로읽어온프레임이미지데이터를파일로저장할때사용한다. (5) Stop/Run 이미지읽어오는것을중지, 재실행한다. 토글버튼으로동작한다. (6) FPGA Version FGPA 버전을보여준다. (7) Scan Delay 이미지를읽어올때 Delay 값을정할때사용한다. (8) Line Delay 이미지를읽어올때 Delay 값을정할때사용한다. 현 1.1 버전에서는사용하지않는다. (9) Pixel per Sample 한 Pixel의반복 Sampling 수를지정할때사용한다 (10) Pixel Level 한프레임내에서의픽셀에서최소값, 최대값, 평균치를보여준다

18 (11) Bright(-127~+127) 각 Pixel 을읽은값에서증감할때사용한다. (12) Contrast(0~10) 각 Pixel 의편차를조정할때사용한다.. (13) Scan Control Scan 할위치의좌표를설정할때사용한다. (14) Frame Rate 이미지를읽어오는초당 Frame 을나타낸다

5. 시험 5.1 이미지프레임입력시험 보드의이상유무및간략한사용법을익히기위한기능시험을이장에서실시하기로한다. 시험은 PCIe-AIO10 보드가설치된 PC에서샘플프로그램 ( PCIe_AIO10.exe ) 을이용하여실행한다. [ 그림 5-1. 시험결선도 ] 위의그림에서보면 PCIe-AIO10 보드는 PC안에장착이되나이해를돕기위하여외부에그림을그린것이다.

19 5. 시험 5.1 이미지프레임입력시험 보드의이상유무및간략한사용법을익히기위한기능시험을이장에서실시하기로한다. 시험은 PCIe-AIO10 보드가설치된 PC에서샘플프로그램 ( PCIe_AIO10.exe ) 을이용하여실행한다. [ 그림 5-1. 시험결선도 ] 위의그림에서보면 PCIe-AIO10 보드는 PC안에장착이되나이해를돕기위하여외부에그림을그린것이다. 이미지프레임시뮬레이터는디에이큐시스템에서자체제작된것을사용하고있으며실제장비가있을경우이를이용하면된다. 시뮬레이터구성은보드의 Scan X, Scan Y신호를 OP-Amp를이용하여 Video단으로전송하게끔되어있다. 위의그림과같이결선을완료하고, 전원을인가한다. PCIe-AIO10보드가 PC에등록이된것을확인한후 PC에서샘플프로그램 ( PCIe_AIO10.exe ) 을실행한다. (1) Select Resolution을눌러서해상도를선택한다. (2) GetFrame 버튼을눌러서프로그램의이미지데이터를불러온다. 읽어온데이터는에디터박스에표시가되므로실제보낸데이터와일치하는가를확인한다. 경우에따라서는별도의확인프로그램을이용하여야하므로읽어온데이터를 Save to 버튼을눌러서파일로저장한뒤데이터이상유무를확인한다. (3) Scan Delay에임의의값을적용후그값만큼영상데이터가지연되는지확인한다. (4) Bright와 Contrast에임의의값을적용후영상데이터에적용되었는지확인한다

20 5.2 Scan control 시험 위의결선상태에서 Scan X, Scan Y 신호를선택하여준비를한다. (1) Scan X신호가 Video 입력이되게끔선택후 X축 Left, Right값을 0~4095사의의임의의값을적용하여그값에해당하는데이터가나오는지확인한다. (2) Scan Y신호가 Video 입력이되게끔선택후 Y축 Left, Right값을 0~4095사의의임의의값을적용하여그값에해당하는데이터가나오는지확인한다

21 Appendix A.1 일반사양 Specification General PCI Express Specification Revision 1.0 PCI Express 1x interface PCI Target and Master operation Interface +3.3V Digital Power operation Max 300mA 이내 +12V Analog Power operation 14bit, 80 MSPS DAC 2ch 8bit, 80 MSPS ADC 1ch 8 비트이미지프레임획득 Functions 이미지프레임데이터 PC 로전송 4096x Frame Scan 신호발생 Programmable(Normal, Inverse) Scan Generation Software Supported OS API Sample Software Windows 2000 SP4 이상 / Windows XP SP1 이상 Interface with Application through client DLL Test Sample software for evaluation

22 A.2 외형치수 보드의외형치수는아래와같다. 131 J1 93 J

23 References 1. Specification of Camera Link Interface Standard for Digital Cameras and Frame Grabbers -- Camera Link committee 2. PCI Local Bus Specification Revision PCI Special Interest Group 3. How to install PCI DAQ Board -- DAQ system 4. AN201 How to build application using API -- DAQ system 5. AN312 PCIe-AIO10 API Programming -- DAQ system

API 매뉴얼

API 매뉴얼 PCI-DIO12 API Programming (Rev 1.0) Windows, Windows2000, Windows NT and Windows XP are trademarks of Microsoft. We acknowledge that the trademarks or service names of all other organizations mentioned