USB-AIO10 User s Manual Windows, Windows2000, Windows NT, Windows XP, Windows 7 and Windows CE 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 2017 DAQ System Co., LTD. All rights reserved. -1- http://www.daqsystem.com
UPDATE HISTORY 2011-11-23(Rev 0.1) 2012-01-13(Rev 0.2) p.10 그림 4-1, 교체, 4.1 리셋스위치추가 p.15 4.8 장추가 40mA 전류모드삭제 2012-01-28(Rev 1.0) RS-232 인터페이스데이터전송기능추가 2012-03-19(Rev 1.0a) 표 4-3 DOUT_COM, 표 4-4 DIN_COM 비고항 POWER 삭제 2012-06-04(Rev 1.0b) p.27 ADC_GetSingleData() 추가 2012-08-07(Rev 1.0c) p.5 표 4-1 수정 2012-10-08(Rev 1.0d) p.5 표 4-1 기타 항추가 -2- http://www.daqsystem.com
목 차 1. 소개 1.1 기능 1.2 내부블럭도 2. 제품특성 3. 장치설치 3.1 내용물확인 3.2 설치과정 4. 하드웨어장치 4.1 리셋스위치 (SW1) 4.2 USB 커넥터 (CN1) 4.3 전원선택커넥터 (J1) 4.4 외부전원커넥터 (J2) 4.5 RS-232 커넥터 (J16) 4.6 디지털입ㆍ출력회로 4.7 출력신호커넥터 (J9) 4.8 입력신호커넥터 (J3) -3- http://www.daqsystem.com
4.9 아날로그신호선택커넥터 4.9.1 아날로그입력모드선택 4.9.2 아날로그출력모드선택 5. 샘플프로그램 5.1 USB 인터페이스샘플프로그램 5.1 RS-232 인터페이스샘플프로그램 References ( 주의 ) 보드와외부의신호입출력장치는공통 (Frame) 접지를반드시연결하여보드및주변장치를보호한다. 보드운용은안전한위치, 정리된환경에서실시한다. 보드전원연결전외부연결을완성하고, 정격전원을인가하여기능을실행한다. -4- http://www.daqsystem.com
1. 소개 USB-AIO10 보드는아날로그입 출력, 디지털입 출력기능을지원하는보드로써, USB 2.0 High Speed, RS-232 통신인터페이스를지원한다. 아날로그신호에대해전압, 전류입출력모드를지원하고, 차폐형디지털인터페이스이다. 기본적으로 5VDC 외부전원을사용하며, USB 버스전원을사용할수있다. 1.1 기능 - 4-채널 16-비트아날로그입력 - 4-채널 16-비트아날로그출력 - 아날로그전압 / 전류모드지원 - 차폐형 24-비트디지털입력, 출력 - USB 2.0 High Speed 인터페이스 - RS-232 인터페이스 1.2 내부블럭도 Analog IN 4-Channel AIN Signal Condition ADC DAC AOUT Signal Converter Analog OUT 4-Channel Digital IN 24-Channel DIN Isolator FPGA DOUT Isolator Digital OUT 24-Channel USB Interface USB Controller Serial Transceiver RS-232 1-Channel [ 그림 1-1. Internal block diagram] -5- http://www.daqsystem.com
2. 제품특성 [ 표 2-1. 특성 ] 항목특성외부인터페이스커넥터 USB B-type 커넥터아날로그 / 디지털입출력용 D-SUB 커넥터 RS-232 D-SUB 커넥터 5VDC DC-JACK 전원커넥터아날로그입력 (AD) 채널 : 4 개최대입력범위 : 0~+5V, 0~20mA 해상도 (Resolution) : 16-bit, Sigma-Delta ADC 최대샘플링 : 32,768 Sample/sec 전압, 전류모드설정방식아날로그출력 (DA) 채널 : 4 개최대출력범위 : 0~+5V, 0~20mA 해상도 (Resolution) : 16-bit DAC 최대설정시간 : 10usec 전압, 전류모드설정방식디지털입력채널 : 입력 24 개입력신호레벨 : 12/24VDC Isolated 무극성입력디지털출력채널 : 출력 24 개출력신호레벨 : 12/24VDC Isolated 유극성출력데이터인터페이스 USB 2.0 High Speed(480Mbps) RS-232 115,200bps 8-bit data, 1-bit parity 보드크기 151x110mm( 커넥터제외 ) 동작온도범위동작습도범위 ( 비응축상태 ) 동작전원 5VDC±5%, 200~400mA 지원소프트웨어 Kernel mode WDM Driver/User mode DLL OS 지원 Windows 2K/XP/7 32-bit 기본구성품 USB-AIO10 보드, USB A-B 케이블, 설치 CD( 드라이버 / 매뉴얼 / 샘플소스포함 ) 관련제품 Base-DB37 확장보드 ( 별매 ) 기타 USB 전원을사용하도록출고되며, 안정된아날로그입, 출력을위해외부전원공급기 (5VDC, 500mA이상 ) 사용이필요합니다. -6- http://www.daqsystem.com
3. 장치설치 3.1 내용물확인보드설치에앞서포장내용물이이상이없는가를확인한다. [ 제품내용물 ] - USB-AIO10 보드 - USB(A-B) 케이블 - 설치 CD ( 드라이버 / 매뉴얼 /API/ 샘플소스등등 ) 3.2 설치 (Installation) PC에보드를설치하기위하여는다음과같은순서에따라서실시한다. USB의경우 Hot Plug 및 Plug & Play 장치이므로보드설치를위하여특별히고려할내용은없다. 보드의사용환경은 Windows 2000 SP4 이상, Windows XP SP1 이상, Windows 7에서사용되어야한다. (1) 먼저박스를개봉하여 USB-AIO10 제품을안정된위치에놓는다. (2) 제공하는 USB A-B 케이블을이용하여장비와 PC간을연결한다. 케이블을연결하게되면 Windows 운영체제에서자동으로검색하여맞는드라이버를설치할수있도록안내할것이다. (3) 드라이버설치는다음과같은순서에의하여실행한다. 특별한설명이없을경우 Windows 7을기준으로설명한다. -7- http://www.daqsystem.com
(4) 만약새로운장치가발견되면, 운영체제 (Windows 7) 에서는장치에맞는드라이버를설치할것을요구한다. 위그림에서드라이버를설치하기위하여 컴퓨터에서드라이버소프트웨어찾아보기 (R) 를선택후다음버튼을누르면아래와같은드라이버검색화면이나타난다. 위의그림에서드라이버가포함되어있는 CD의 Driver 폴더를찾아보기버튼을눌러서사용하는운영체제의 32/64비트를지정해준후 다음 버튼을누른다. 드라이버폴더에는드라이버설치에필요한 usb_aio10.inf, usb_aio10.sys 및 usb_aio10.cat 파일이포함되어있다. -8- http://www.daqsystem.com
(5) 검색된보드에적당한드라이버가있을경우 이드라이버소프트웨어를설치합니다. 를 눌러설치를시작한다. (6) 정상적으로설치가완료되면다음그림과같은메시지윈도우가나타난다. -9- http://www.daqsystem.com
(7) 설치가완료되면, 바로 USB-AIO10 보드를사용할수있는데, 사용하기전에다시한번정상적으로드라이버가설치되었는지다음과같은방법으로확인한다. 내컴퓨터 -> 속성 -> 하드웨어 -> 장치관리자화면에서범용직렬버스컨트롤러 -> DAQ System Analog Input/Output Board 이 ( 가 ) 설치가되었는가를확인한다. 상기그림은 USB-AIO10 보드가 PC 에정상적으로설치된화면을보이고있다. -10- http://www.daqsystem.com
4. 하드웨어장치 PC 또는기타운용장비에서장비를인터페이스하기위한보드커넥터에대하여설명한다. SW1 CN1 J2 J1 J3 J9 J16 [ 그림 4-1. 배치도 ] 4.1 리셋스위치 (SW1) 보드초기화스위치로 USB 재연결, 기능동작초기화가이루어진다. 4.2 USB 커넥터 (CN1) B- 타입 USB 커넥터로서 PC 에연결되어데이터송수신이이루어진다. [ 표 4-1. CN1 커넥터 Pin-Out] 2 1 USB B type Connector 3 4 [ 그림 4-2. CN1 커넥터 (Front View)] 번호명칭설명비고 1 VCC USB 전원 +5V 2 D- USB 신호 Minus(Negative) 3 D+ USB 신호 Plus(Positive) 4 GND USB 전원 GND -11- http://www.daqsystem.com
4.3 전원선택커넥터 (J1) 보드의사용전원을선택하는점퍼커넥터이다. 점퍼 ON 시 USB 전원, OFF 시에는 J2 커넥터로부터입력되는 5VDC 외부전원을보드동작전원으로사용한다. USB 전원과외부전원이동시에입력되지않도록주의한다. 4.4 외부전원커넥터 (J2) 외부전원 (+5Vdc) 입력을위한 DC-JACK 커넥터로, 1 번이 + 극이다. 1 J2 DC-005, 내 Ø2] [ 그림 4-3. J2 외부전원커넥터 (Front View)] 4.5 RS-232 커넥터 (J16) RS-232 인터페이스데이터전송 D-SUB 커넥터이다. 지원형식은 115,200bps, 8- bit Data, 1-bit Stop, Flow Control NONE 이다. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 J16 [DSUB-9P-RA] [ 그림 4-4. J16 모니터커넥터 (Front View)] [ 표 4-2. J16 커넥터 Pin-Out] 번호 명칭 설명 비고 1 N.C. No Connection 2 RxD Receive Data RS232C Level 3 TxD Transmit Data RS232C Level 4 N.C. No Connection 5 DGND Digital Ground Board Ground 6 N.C. No Connection 7 N.C. No Connection 8 N.C. No Connection 9 N.C. No Connection -12- http://www.daqsystem.com
4.6 디지털입 출력회로디지털신호는그림 3-5와같이포토커플러에의해차폐된다. 입력신호는 DIN_COM 입력공통핀과 24개 DIN 신호로구성되어양단 12V/24V 전압입력으로적정한전류가흐르도록되어있다. 출력신호는 DOUTx 신호는포토커플러 TR의 Cathode 신호에, 공통신호인 DOUT_COM 신호는 Emitter에연결된다. 12V/24V 입력전압에 20mA 이하전류를제어한다. +3.3V DINx DIN_COM 2.4K BINx DIN Isolation +3.3V 330 22 DOUT0 BOUTx DOUT_COM DOUT Isolation [ 그림 4-5. Digital IO 회로 ] 4.7 출력신호커넥터 (J9) 아날로그, 디지털신호출력커넥터이다. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 J9 [DSUB-37P-RA] [ 그림 4-6. J9 출력신호커넥터 (Front View)] [ 표 4-3. J9 커넥터 Pin-Out] 번호 명칭 설명 비고 1 DOUT_COM 출력공통신호 2 DOUT1 Digital Out 1 O 3 DOUT3 Digital Out 3 O 4 DOUT5 Digital Out 5 O -13- http://www.daqsystem.com
5 DOUT7 Digital Out 7 O 6 DOUT9 Digital Out 9 O 7 DOUT11 Digital Out 11 O 8 DOUT13 Digital Out 13 O 9 DOUT15 Digital Out 15 O 10 DOUT17 Digital Out 17 O 11 DOUT19 Digital Out 19 O 12 DOUT21 Digital Out 21 O 13 DOUT23 Digital Out 23 O 14 AGND Analog Ground Power 15 AOUT0_N Analog Output 0, Negative O 16 AOUT1_N Analog Output 1, Negative O 17 AOUT2_N Analog Output 2, Negative O 18 AOUT3_N Analog Output 3, Negative O 19 AGND Analog Ground Power 20 DOUT0 Digital Out 0 O 21 DOUT2 Digital Out 2 O 22 DOUT4 Digital Out 4 O 23 DOUT6 Digital Out 6 O 24 DOUT8 Digital Out 8 O 25 DOUT10 Digital Out 10 O 26 DOUT12 Digital Out 12 O 27 DOUT14 Digital Out 14 O 28 DOUT16 Digital Out 16 O 29 DOUT18 Digital Out 18 O 30 DOUT20 Digital Out 20 O 31 DOUT22 Digital Out 22 O 32 DGND Digital Ground Power 33 AOUT0_P Analog Output 0, Positive O 34 AOUT1_P Analog Output 1, Positive O 35 AOUT2_P Analog Output 2, Positive O 36 AOUT3_P Analog Output 3, Positive O 37 +5V +5V 전원 Power -14- http://www.daqsystem.com
4.8 입력신호커넥터 (J3) 아날로그, 디지털신호입력커넥터이다. 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 J3 [DSUB-37S-RA] [ 그림 4-7. J3 입력신호커넥터 (Front View)] [ 표 4-4. J3 커넥터 Pin-Out] 번호 명칭 설명 비고 1 DIN_COM 입력공통신호 2 DIN1 Digital In 1 I 3 DIN3 Digital In 3 I 4 DIN5 Digital In 5 I 5 DIN7 Digital In 7 I 6 DIN9 Digital In 9 I 7 DIN11 Digital In 11 I 8 DIN13 Digital In 13 I 9 DIN15 Digital In 15 I 10 DIN17 Digital In 17 I 11 DIN19 Digital In 19 I 12 DIN21 Digital In 21 I 13 DIN23 Digital In 23 I 14 AGND Analog Ground Power 15 AIN0_N Analog Input 0, Negative I 16 AIN1_N Analog Input 1, Negative I 17 AIN2_N Analog Input 2, Negative I 18 AIN3_N Analog Input 3, Negative I 19 AGND Analog Ground Power 20 DIN0 Digital In 0 I 21 DIN2 Digital In 2 I 22 DIN4 Digital In 4 I 23 DIN6 Digital In 6 I 24 DIN8 Digital In 8 I 25 DIN10 Digital In 10 I -15- http://www.daqsystem.com
26 DIN12 Digital In 12 I 27 DIN14 Digital In 14 I 28 DIN16 Digital In 16 I 29 DIN18 Digital In 18 I 30 DIN20 Digital In 20 I 31 DIN22 Digital In 22 I 32 DGND Digital Ground Power 33 AIN0_P Analog Input 0, Positive I 34 AIN1_P Analog Input 1, Positive I 35 AIN2_P Analog Input 2, Positive I 36 AIN3_P Analog Input 3, Positive I 37 +5V +5V 전원 Power 4.9 아날로그신호선택커넥터 아날로그입출력신호의전압 / 전류모드선택용점퍼커넥터에대한설명이다. 입출 력모두핀 1-2 번이연결되면전압모드, 핀 3-4 번이연결되면전류모드가선택된다. 4 2 3 1 HEADER PIN 2x2,2.54mm 1-2 ON : 3-4 ON : [ 그림 4-8. 모드선택점퍼커넥터 (Top View)] 4.9.1 아날로그입력모드선택 아날로그입력신호전압 / 전류모드선택용점퍼커넥터의위치는그림 4-9 와같으 며커넥터와해당채널번호를표시하였다. 초기에는전압모드로설정되어있다. J4 AIN0 J6 AIN2 J5 AIN1 J8 AIN3 [ 그림 4-9. 아날로그입력모드선택커넥터 ] -16- http://www.daqsystem.com
4.9.2 아날로그출력모드선택 아날로그출력신호전압 / 전류모드선택용점퍼커넥터의위치는그림 4-10 과같 으며커넥터와해당채널번호를표시하였다. 초기에는전압모드로설정되어있다. J10-AOUT0 J11-AOUT1 J15-AOUT2 J18-AOUT3 [ 그림 4-10. 아날로그입력모드선택커넥터 ] -17- http://www.daqsystem.com
5. 샘플프로그램 USB-AIO10의여러기능을쉽게접근할수있도록라이브러리 (API) 를구현하고, 이를적용한샘플 ( 시험 ) 프로그램을사용자에게제공한다. 프로그래머가어플리케이션개발에쉽게적용할수있도록샘플프로그램을설명한다. 샘플프로그램은 USB, RS-232 인터페이스용으로각각제공하며, Visual C++ 6.0으로작성되었다. 5.1 USB 인터페이스샘플프로그램 USB 케이블을통해 USB-AIO10 과시스템과연결되어야한다. 전원은 USB 전원또는외부 전원을사용할수있다. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 21 19 20 [ 그림 5-1. USB 인터페이스샘플프로그램 ] [ 표 5-1. 샘플프로그램기능설명 ] 번호 명칭 설명 1 Open USB-AIO10 디바이스사용을시작한다. USB 디바이스로열리면 RS-232 데이터전송은중지된다. 2 Close USB 디바이스사용을중지한다. RS-232 인터페이스기능을사용할수있다. 3 Start 연속적인아날로그입력데이터수집을시작한다. 4 Stop 연속적인데이터수집을중지한다. 5 Set 선택된샘플링레이트를설정한다. 6 WR Pointer 보드로부터읽어저장된라이브러리의버퍼포인터를표시한다. 데이터수는 0x800000 개이다. -18- http://www.daqsystem.com
7 RD Pointer 어플리케이션에서읽는라이브러리버퍼포인터를표시한다. 8 View Scale 19항그래프에표시되는레벨을감쇄시키는값을기입한다. 아날로그입력값의범위는 0~65,535(5V/20mA) 으로그래프에표시하기에는값의범위가크기때문에이를감쇄하여표시한다. 9 Offset 그래프레벨을이동시키기위한값을기입한다. 10 Set 8, 9항에기입된값을아날로그입력데이터표시에적용한다. 11 Voltage(CH1) 아날로그입력채널 (CH1) 데이터의전압레벨로변환된값을표시한다. 12 - 채널별수집데이터를표시한다. 13 Single Read 현재의아날로그입력데이터를한번읽는다. 연속데이터수집기능이중지된상태에서사용한다. 14 CH1 아날로그출력값을기입하고, 그값을 CH1에설정한다. 출력값은 0~65535(5V/20mA) 범위이다. 15 CH2 아날로그출력값을기입하고, 그값을 CH2에설정한다. 16 CH3 아날로그출력값을기입하고, 그값을 CH3에설정한다. 17 CH4 아날로그출력값을기입하고, 그값을 CH4에설정한다. 18 ALL 아날로그출력값을기입하고, 그값을모든채널에설정한다. 19 Set 디지털출력값을설정한다. 20 Get 디지털입력값을확인한다. 21 Graph 아날로그입력값을 Scale, Offset로계산하여표시한다. -19- http://www.daqsystem.com
5.2 RS-232 인터페이스샘플프로그램 프로그램에서 USB 인터페이스사용이중지되어야하며, RS-232 케이블이시스템 COM 포 트와 USB-AIO10 보드가연결되어야한다. 전원은외부전원또는 USB 전원을사용할수있다. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 그림 5-2. RS-232 인터페이스샘플프로그램 ] [ 표 5-2. RS-232 샘플프로그램기능설명 ] 번호 명칭 설명 1 COM1 사용할 RS-232 포트번호를선택한다. 2 OPEN USB-AIO10 인터페이스용 RS-232 포트를개방한다. 3 CLOSE 인터페이스 RS-232 포트를닫는다. 4 Channel 아날로그출력채널을선택한다. 5 - 아날로그출력데이터값을입력한다. 6 Set 아날로그출력데이터값을보드에설정한다. 7 Get 버튼을누르면보드로부터현재아날로그데이터를읽어표시한다. 8 Set 좌측디지털출력값을보드에설정한다. 9 Get 현재디지털입력을읽어좌측에표시한다. -20- http://www.daqsystem.com
References 1. USB 2.0 System Architecture -- Don Anderson, USB SIG (www.usb.org). 2. Universal Serial Bus Specification -- Compaq/Intel/Microsoft/NEC/MindShare Inc. (Addison Wesley) 3. AN201 How to build application using APIs -- DAQ system 4. AN342 USB-AIO10 API VER1.0 -- DAQ system -21- http://www.daqsystem.com