매뉴얼

PCI-AIO05 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 2010 DAQ system, All rights reserved. -1- http://www.daqsystem.com

목 차 1. Introduction 2. PCI-AIO05 내부블록도 3. PCI-AIO05 보드설명 3.1 외형도 3.2 주요디바이스기능 3.3 커넥터및스위치 3.3.1 D-Sub25 Connecter : P2 3.3.2 D-Sub9 Connecter : P1 3.3.3 아날로그입력증폭도설정 3.3.3 보드어드레스설정 (SW6) 3.3.3 아날로그입력모드선택 4. 아날로그입력결선 5. 디지털입출력특성 6. 변환시간설정 7. 설치 7.1 하드웨어설치 7.1.1 제품내용물 7.1.2 설치과정 7.2 드라이버설치 8. 샘플프로그램설명 7.1 System 기능설명 7.2 ADC Test 기능설명 7.3 ADC Graph 7.4 DIO 관련기능설명 Reference -2- http://www.daqsystem.com

UPDATE HISTORY 2010-11-05 API 함수추가 GetBoardVersion() 2011-07-04 7. 설치추가 8. 샘플프로그램설명추가 -3- http://www.daqsystem.com

1. Introduction PCI-AIO05는 16/24-비트 ADC (Analog to Digital Converter) 4 채널과디지털 I/O 4 채널기능을지원하는아날로그입력, 디지털입출력 PCI 보드이다. 이보드의모든제어는 FPGA (Field Programmable Gate Array) 로설계되어기능보강이나수정이자유로우며사용자의요구에쉽게업그레이드가가능하다. 또한, 다양한 ADC 입력범위지원 (+5V, +10V, ±5V, ±10V) 갖는보드이다. DAQ System Analog I/O 제품들 Products Sampling Rate Analog Input Analog Output Timer Resolution Channel Range(V) Resolution Channel Range(V) /Counter PCI-AIO01 12/14/16 8 Single Ended /4 Differential 0~5, 0~10 ±5, ±10 12 2 0~10, ±10 PCI-AIO02 12/14/16 8 Single Ended /4 Differential 0~5, 0~10 ±5, ±10 16 8 0~5, 0~10, 0~10.8 ±5, ±10, ±10.8 PCI-AIO04 12/14/16 16 Single 0~5, Ended 0~10 /8 Differential ±5, ±10 12 2 0~10, ±10 PCI-AIO05 24/16 4 Single Ended /4 Differential 0~5, 0~10 ±5, ±10 PCI-EK01 200Ksps 12/8 8 Single Ended /4 Differential 0~3.3, ±1.65 12 4 0~3.3 1/1 PCI-PID01 52Ksps 20 4 ±10 16 1 ±10 PCI-MUL06 256Ksps 16 6 ±5, ±10 16 1 ±10 cpci-ek01 200Ksps 12/8 8 Single Ended /4 Differential 0~3.3, ±1.65 12 4 0~3.3 1/1 USB-MULTI 12 8 0~5, 0~10 ±5, ±10 10 3 0~3.3 1/1-4- http://www.daqsystem.com

2. PCI-AIO05 내부블록도 PCI-AIO05 는 [ 그림 1] 과같이 16/24 비트 ADC 4- 채널과 4-bit DIO 기능을지원하는다기능입 출력 PCI 보드이다. PCI BUS PCI-AIO05 INTERNAL BLOCK Local Bus Address Data(Mem,I/O) External Interface PCI Target Digital IO 4ch in/4ch Out BUS Mux MEM Decoder IO Decoder To each IO Module ADC 4ch 16/24bit Resolution [ 그림 1. PCI-AIO05 Internal Block Diagram] GENERAL DESCRIPTION Multi-function Data acquisition board PCI target 32bit/33Mhz 16/24 bit ADC 4 channel & 4 bit DIO function Support to Differential, Single-ended Input Select ADC Input Signal Intensity(1 ~ 700) 4 Ch digital In/Out -5- http://www.daqsystem.com

APPLICATION PCI development and evaluation Data acquisition Laboratory instrumentation Process control systems Factory automation SPECIFICATION Analog input 16/24bit resolution 4 Single ended or 2 Differential Input 0 to +5V, 0 to 10V, ±5. ±10V Software-Programmable input range Can change sampling interval in auto scanning mode by 10uSEC increment Power on auto-calibration ±1 (LSB) INL/DNL ±1uA analog input leakage current 20pF analog input capacitance On-board 1024 x 16 data FIFO User can select ADC data storage, FIFO or SRAM In auto scanning mode, user can select any channel order Isolated Digital Input Number of Channels : 4 SOFTWARE Operating System Windows 2000/XP Application Programming Interface Direct control through WDM driver Windows DLL API -6- http://www.daqsystem.com

PHYSICAL/ENVIRONMENTAL Dimensions Dimension (not including connectors) : 175mm x 95mm Temperature 0 to 70, Operating -20 to + 80 Storage Relative Humidity 20 to 80 percent, Non-condensing Power Requirement +5VDC(±5%) at Max. 1A -7- http://www.daqsystem.com

3. PCI-AIO05 보드설명 각각의중요한보드기능에대하여간략히설명한다. 자세한기능에대한내용은부품사양을 참조하기바랍니다. 3.1 외형도 [ 그림 2. PCI-AIO05 배치도 ] 보드에는 3 개의 LED가있으며각각의설명은다음과같다. LED1 : 보드가 Configuration이끝나고동작준비가완료되면점등이된다. LED2 : 미적용 LED3 : 미적용 -8- http://www.daqsystem.com

3.2 주요디바이스기능 (1) D-Sub 9 Pin : P1 DAC 2 channels Output Pin, Synchronous Pin (2) D-Sub 25 Pin : P2 Analog Input Pin, Trigger 를위한 Pin (3) FPGA : U14 보드의모든기능은이 FPGA Logic 을통하여제어된다. (4) PCI Chipset : U13, U16 PCI 신호제어 (5) CPLD : U19 General Purpose logic integration 를위한 In-system programming 을공급한다. (6) Regulator : U1, U7, U8, U10, U18, U21 보드에서사용하는전원을공급한다. (7) Photo-coupler : PC1, PC2 Photo-coupler chipset. -9- http://www.daqsystem.com

3.3 커넥터및스위치 표준 PCI Bracket 에고정된 D-SUB 9 핀, 25 핀커넥터는전원및 Analog, Digital 신호입출 력의용도로사용한다. 9 8 7 6 5 4 3 2 1 25 13 14 1 [ 그림 3. PCI-AIO05 PCI Bracket] -10- http://www.daqsystem.com

3.3.1 D-Sub25 Connecter : P2 REF- 25 AIN1- AGND REF- AIN2- AGND REF- AIN3- AGND EOUT2 EIN3 EIN1 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 REF+ AIN1+ A+10V REF+ AIN2+ A+10V REF+ AIN3+ A+10V EOUT3 EOUT1 EIN2 DGND [ 그림 4. PCI-AIO05 D-sub25 커넥터핀 ] -11- http://www.daqsystem.com

[ 표 1. PCI-AIO05 D-sub 25핀커넥터핀설명 ] 핀번호 핀이름 내용설명 비고 1 DGND Digital Ground 접지 2 EIN2 Digital 입력채널 2 3 EOUT1 Digital 출력채널 1 Open-Collector 4 EOUT3 Digital 출력채널 3 Open-Collector 5 A+10V 포텐셔메터레퍼런스전원 +10V 출력 6 AIN3+ Analog 입력포트 3, Positive 신호 7 REF+ 로드셀레퍼런스전원 +5V 출력 8 A+10V 포텐셔메터레퍼런스전원 +10V 출력 9 AIN2+ Analog 입력포트 2, Positive 신호 10 REF+ 로드셀레퍼런스전원 +5V 출력 11 A+10V 포텐셔메터레퍼런스전원 +10V 출력 12 AIN1+ Analog 입력포트 1, Positive 신호 13 REF+ 로드셀레퍼런스전원 +5V 출력 14 EIN1 Digital 입력채널 1 15 EIN3 Digital 입력채널 3 16 EOUT2 Digital 출력채널 2 Open-Collector 17 AGND Analog Ground 접지 18 AIN3- Analog 입력포트 3, Negative 신호 19 REF- 로드셀레퍼런스전원 -5V 출력 20 AGND Analog Ground 접지 21 AIN2- Analog 입력포트 2, Negative 신호 22 REF- 로드셀레퍼런스전원 -5V 출력 23 AGND Analog Ground 접지 24 AIN1- Analog 입력포트 1, Negative 신호 25 REF- 로드셀레퍼런스전원 -5V 출력 -12- http://www.daqsystem.com

3.3.2 D-Sub 9 Connecter : P1 +12VPCI EOUT0 EIN0 AGND 9 8 7 6 5 4 3 2 1 DGND AIN0- AIN0+ REF- REF+ [ 그림 5. PCI-AIO05 D-sub9 커넥터핀 ] [ 표 2. PCI-AIO05 D-sub 9핀커넥터핀설명 ] 핀번호 핀이름 내용설명 비고 1 REF+ 로드셀레퍼런스전원 +5V 출력 2 REF- 로드셀레퍼런스전원 -5V 출력 3 AIN0+ Analog 입력포트 0, Positive 신호 4 AIN0- Analog 입력포트 0, Negative 신호 5 DGND Digital Ground 접지 6 AGND Analog Ground 접지 7 EIN0 Digital 입력채널 0 8 EOUT0 Digital 출력채널 0 Open-collector 9 +12VPCI PCI +12V 전원 +12V 출력 -13- http://www.daqsystem.com

3.3.3 Analog 입력증폭도설정 입력신호는 Op-amp 에의해증폭된다. AIN0~AIN3 신호는 DIP 스위치 SW1~SW5(SW4 제외 ) 에의해증폭도가선택된다. Switch ON 1 2 3 1 2 3 신호증폭 OFF OFF OFF 1 배 ON OFF OFF 100.0 배 OFF ON OFF 199.4 배 ON ON OFF 298.4 배 OFF OFF ON 399.4 배 ON OFF ON 498.4 배 OFF ON ON 597.8 배 ON ON ON 696.8 배 [ 그림 6. Analog 증폭도설정스위치 ] 3.3.4 보드어드레스설정 (SW6) 많은 I/O 포트가요구되는시스템에서여러개의 AIO 시리즈보드가한개의시스템에장착이되면각각의보드어드레스를구분하여사용하여야한다. 이때각각의보드구분은보드에있는 DIP 스위치 (SW6) 를이용하며, 한개의시스템에장착가능한총보드수는 4개이다. SW6 설정 2 1 ON OFF 1 2 보드호 OFF OFF 0 ON OFF 1 OFF ON 2 ON ON 3 [ 그림 7. 보드어드레스설정스위치 ] -14- http://www.daqsystem.com

3.3.5 Analog 입력모드선택 입력신호는 Differential( 평형, DI), Single-ended( 불평형, SE) 입력이가능하다. AIN0~AIN3 신호에따라스위치 J1~J4 설정으로입력형태를선택한다. J1~4 점설정 1 1 2 3 3 평형 (DI) 입력 1 1 3 불평형입력 (SE) 1 3 3 평형입력 (short) [ 그림 8. Analog 입력모드선택스위치 ] -15- http://www.daqsystem.com

4. 아날로그입력결선 (1) 불평형입력 ADC CH0-3 J1~4 점설정 1 1 3 EXT Sensor [ 그림 9. 아날로그 SE(Single Ended) 입력결선 ] 아날로그 SE 결선은 Positive 자에신호를, Negative 자에접지를연결한다. 그리고, 보 드의 J1~J4 커넥터해당채널점를 [ 그림 4-1] 과같이연결한다. (2) 평형입력 ADC CH0-3 + J1~4 점설정 1 1 2 3 3 ADC CH0-3 - EXT Sensor [ 그림 10. 아날로그 DI(Differential Input) 입력결선 ] 아날로그 DI 결선은입력기준이두개의입력채널쌍의차가된다. 이때 Pair 가되는입력 쌍은 Positive, Negative 입력포트에따라연결한다. 해당입력채널의 J1~J4 커넥터의점 를 [ 그림 4-2] 와같이연결한다. -16- http://www.daqsystem.com

5. 디지털입출력특성 (1) 입력 +12VPCI +3.3V EIN0 4.7K DIN0 1K +3.3V EIN3 4.7K DIN3 1K [ 그림 11. Digital Input] 외부 Digital 입력신호 (EINx) 는위 [ 그림 5-1] 과같이보드의 Photo-Transistor 에의해분리 (isolation) 된로직신호를받는다. (2) 출력 DOUT0 +3.3V 4.7K 0Ω EDOU1 0Ω EOUT3 DOUT3 4.7K [ 그림 12. Digital Output] Digital 출력 (EOUTx) 은 Photo-Transistor 에의해분리되어 Open-collector 출력을한다. -17- http://www.daqsystem.com

6. 변환시간설정 AD Converter 내부에는디지털필터가존재하며, 필터워드 (FW) 에의해필터특성이다르게나타난다. 많은 FW를사용하면좋은잡음특성과유효비트를가질수있지만출력데이터를얻는데시간이많이걸린다. 다음의표의특성을참조하여따라적정한변환시간을설정하여사용한다. [ 표 3. 변환시간특성 ] -18- http://www.daqsystem.com

7. 설치 보드설치에앞서포장내용물이이상이없는가를확인한다. 7.1 하드웨어설치 7.1.1 제품내용물 1. PCI-AIO05 보드 2. CD ( 드라이버 / 매뉴얼 /API/ 샘플소스등등 ) 7.1.2 설치과정 1 컴퓨터의전원을끈다. 2 컴퓨터매뉴얼에따라컴퓨터커버를벗긴다. 3 빈 PCI 슬롯에제품을삽입한다. 되도록이면 CPU에가까운순서대로보드를삽입한다. 4 보드가삽입된슬롯의컴퓨터케이스뒷부분의막혀져있는부분을제거한후보드의브라켓과케이스의연결부분에나사를꽉채결한다. 5 멀티보드인경우 3 부터다시수행한다. PC에 PCI-AIO05 보드를 PCI 빈슬롯에연결한다. 전원을켜면새하드웨어검색창이나타나게된다. -19- http://www.daqsystem.com

6.2 드라이버설치 보드설치가완료되면, PC에서보드를구동하기위한드라이버및샘플응용프로그램을설치한다. 설치를위하여는함께제공되는 CD를이용한다. 설치순서는다음과같으며, 특별한설명이없을경우 Windows XP를기준으로설명한다. 보드의사용환경은 Windows 2000 SP4 이상, Windows XP SP1 이상에서사용되어야한다. 먼저, PC 의전원을 off 후 PCI-AIO05 보드를 PCI Slot 에꽂고 PC 의전원을켠다. 아래와같이 새하드웨어검색마법사시작 창이열리면, 아래와같이선택후다음버튼을클릭한다. (1) 컴퓨터가부팅을완료하게되면, 새롭게설치된장치를검색하게된다. 만약새로운장치가 발견되면, 운영체제 (Windows XP) 에서는장치에맞는드라이버를설치할것을요구한다. [ 그림 13. PCI-AIO05 장치검색화면 ] -20- http://www.daqsystem.com

(2) 위그림에서드라이버를설치하기위하여다음버튼을누르면, 드라이버검색화면이나타난다. 드라이버가포함되어있는 CD의 Driver 폴더를지정해준다. ( 목록또는특정위치에서설치를선택함 ) 예 ) F:\CDROM_PCI_AIO05\Driver 드라이버폴더에는드라이버설치에필요한 pci_aoi05.inf 및 pci_aio05.sys 파일이포함 되어있다. -21- http://www.daqsystem.com

(3) 다음을누르면드라이버파일들이인스톨된다. (4) 정상적으로설치가완료되면밑의그림과같다. -22- http://www.daqsystem.com

(5) 설치가완료되면, 정상적으로드라이버가설치되었는지다음과같은방법으로확인한다. 내컴퓨터 -> 속성 -> 하드웨어 -> 장치관리자화면에서다기능어댑터 -> PCI-AIO01 이 ( 가 ) 설치가되었는가를확인한다. 아래의그림과같이나타나게되면, 설치가정상적으로이루어진것이다. [ 그림 14. 장치관리자실행화면 ] 상기그림은 PC 에 PCI-AIO01 제품이정상적으로설치된화면을보이고있다. ( 붉은색원안을확인 ) 최초설치후에는정상적인동작을위하여반드시 PC 를재부팅하여사용하여야한다. -23- http://www.daqsystem.com

8. 샘플프로그램설명 보드와함께제공하는 CDROM의 APP 폴더에는보드를쉽게사용할수있도록사용샘플프로그램 PCI_AIO.exe 를제공하고있다. 샘플프로그램을시험하기위하여는먼저보드의드라이버가설치되어있어야한다. 샘플프로그램은보드를사용하기위하여제공되는 API를간략하게시험할수있도록소스형태로제공하므로사용자가수정하여사용할수가있다. [ 그림 15. 샘플프로그램 PCI_AIO.exe 실행화면 ] -24- http://www.daqsystem.com

위의샘플프로그램을이용하기위하여는 API(Application Programming Interface) 가필요하다. API는 DLL 형태로제공이되며, 컴파일을하기위하여는임포트 (Import) 라이브러리및헤더파일이필요하다. 샘플프로그램을정상적으로실행하기위하여는 API DLL(PCI_AIO.DLL) 이실행파일의폴더에있거나, Windows의시스템폴더혹은 Path 환경변수로지정된폴더에있어야한다. 8.1 System 기능설명 (1) Board Number 보드넘버를선택한다. 최대 4 개까지선택가능 (2) Device Open Button 클릭시선택된보드를연다. (3) Device Close Button 클릭시운영중인보드를닫는다. (4) Board Version 보드의하드웨어버젼을표시한다. 8.2 ADC Test 기능설명 (1) ADC Reset Button ADC 의기능을리셋시킨다. (2) ADC Read Button 선택된채널 (Select Channel) 의 ADC 입력을 1 회데이터값을읽는다. (3) CheckChState Button ADC 채널의상태를확인한다. (4) Set Conversion Time 전환시간 (conversion time) 을설정한다. ( 표 3. 참조 ) (5) Select Channel ADC 채널값을적는다. PCI-AIO05 의채널호는 0 에서 4 까지이다. -25- http://www.daqsystem.com

(6) Select Range 채널별 ADC 입력범위를설정한다. (0 to 5, ±5, 0 to 10V, ±10V) (7) Average Numbers 이동평균이적용되는데이터수를지정한다. 1 ~ 255 의수를지정한다. ADC_GetData() 함수에의한 AD 데이터수집에는적용되지않는다. (8) Select Resolution AD 데이터폭 ( 비트 ) 를설정한다. 보드의 AD 컨버터가 16 ~ 24 비트 9 가지정밀도 (Resolution) 를지원 (9) ADC Read All Button 현재 ADC 입력을모두읽는다. (10) ADC Auto Read 현재 ADC 값을자동으로읽는다. (11) CH0(BK), CH1(B), CH2(R), CH3(G) CH0 ~ CH4 까지의값을표시한다. CH0(BK) : BlacK, 검은색으로밑의 ADC Graph에표시된다. CH1(B) : Blue, 파란색으로밑의 ADC Graph에표시된다. CH2(R) : Red, 붉은색으로밑의 ADC Graph에표시된다. CH3(G) : Green, 초록색으로밑의 ADC Graph에표시된다. 8.3 ADC Graph (1) Offset 그래프표시에적용되는옵셋이다. 수집된데이터에옵셋값이더해지므로그래프에데이터가표시되지않을경우사용한다. (2) Divide 그래프표시에적용되는나눗셈값이다. 수집된데이터가너무커데이터가표시되지않을경우데이터값을감쇄시켜표시한다. (3) Set Button Offset, Divide 값을적용한다. -26- http://www.daqsystem.com

(4) AVG, MAX, MIN, DIFF 선택된채널의 AVG( 평균값 ), MAX( 최대값 ), MIN( 최소값 ), DIFF( 최대값과최소값의차 ) 를 나타낸다. (5) Clear Button AVG, MAX, MIN, DIFF 값을지운다. 8.4 DIO 관련기능설명 (1) DIO Auto Read DIO 값을자동으로읽는다. (2) DIO Read Button General purpose I/O 포트의값을읽어올경우에호출한다. 읽어온데이터는버튼옆에디 터박스에기록된다. (3) DIO Write Button General purpose I/O 포트에값을기록할경우에호출한다. 기록할데이터값은버튼옆에 디터박스에서읽어온다 -27- http://www.daqsystem.com

References 1. PCI System Architecture 2. PCI Local Bus Specification 3. General information on PCI board API 4. AN201 How to build application using APIs 5. AN242 PCI-AIO05 API Programming -- MindShare Inc. -- PCI-SIG -- DAQ system -- DAQ system --DAQ system -28- http://www.daqsystem.com