매뉴얼

PCI-DIO02 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 2007 DAQ system, All rights reserved. -1- http://www.daqsystem.com

목 차 1. Introduction 2. PCI-DIO02 내부블록도및사양 3. PCI-DIO02 보드설명 3.1 PCI-DIO02 외형도 3.2 주요디바이스기능 4. 커넥터 & 스위치 4.1 VHDCI68 Connecter J1 / J2 4.2 J4 Connecter 4.3 JP1 Connecter 4.4 JP2 Connecter 4.5 JP4 Connecter 4.6 SW1 5. 장치설치 5.1 하드웨어설치 5.1.1 제품내용물 5.1.2 설치과정 5.2 드라이버설치 6. 응용프로그램설명 6.1 128bit Digital In 설정 6.2 128bit Digital Out 설정 6.3 128bit Digital In/Out 설정 < 디지털입력터미널보드회로구성 > < 디지털출력터미널보드회로구성 > < 디지털입 / 출력터미널보드회로구성 > Reference -2- http://www.daqsystem.com

1. Introduction PCI-DIO02 는 128 비트디지털입출력보드로산업용 PC 들과완벽하게호환되며, 33bits, 33MHz PCI 인터페이스를사용하는보드이다. 이보드의모든제어는 FPGA (Field Programmable Gate Array) 로설계되어기능보강이나수정이자유로우며사용자의요구에쉽게업그레이드가가능하다. DAQ System Digital I/O 제품들 Product No. In/Out Timer/Counter Specification cpci-dio6400 32/32 Isolated Input/Output cpci-dio02 128 channels Software Configurable 16bit 단위 8Group 로 Read/Write PCI-DIO6400 32/32 Isolated Input/Output PCI-DIO6401 64/None Isolated Input PCI-DIO6402 None/64 Isolated Output PCI-DIO01 32/32 Software Configurable 1/1 TTL Level Input/Output 32bit Counter/Timer PCI-DIO02 PCI-DIO12 PCI-MOT01 128 channels Software Configurable 16/16 or 32/32 Software Configurable 24/24 (Isolated) 1/1 16bit 단위 8Group 로 Read/Write 128Mbyte DDR SDRAM Data transfer rate up to 400Mb/s 1 Channel PWM, 2 Channel Encoder, 1 Channel ADC PCI-PWM02 6/12(Isolated) 4 Channel Triggered PWM outputs PCI-TC03 16/16 8/8 PCI-EK01 24(shared) 1/1(32bit) 12bit 8 Channel A/D Input 12bit 8 Channel D/A Output PCIe-DIO05 32/32 TTL Level Input/Output USB-AIO10 USB-DIO12800 USB-DIO6400 32/32 USB-MULTI 24/24(Isolated) 128 channels Software Configurable 2/None 4-Ch Analog Input and Output RS-232 115,200bps Interface 16bit 단위 8Group 로 Read/Write Isolated Input/Output 12Mbps Isolated Input/Output 16bit Counter In & Timer Out USB-PWM10 6/8(Isolated) 4 Channel Triggered PWM outputs -3- http://www.daqsystem.com

2. PCI-DIO02 내부블록도및사양 PCI-DIO02의경우 [ 그림 1] 과같이 128개의 IO 포트를가지고외부와인터페이스를할수있도록구성되어있다. ( 입력 / 출력은프로그램에서선택사용할수있음 ) 16bit 단위 8 Group으로 Read / Write 선택이가능하게되어있다. - I/O level은 Input CMOS / TTL level호환 / 출력은 CMOS level로출력된다. [ 그림 1. PCI-DIO02 Internal block diagram] GENERAL DESCRIPTION PCI Specification V2.2 32bit 33MHz 5V/3.3V Compatible Full 33Mhz burst read/write operation 128bit general purpose I/O, Direction control grouped by 16bit. Average data rate is 30Mb data to, 8Mb data from the board without DMA Very flexible to upgrade because FPGA is used as PCI bridge. Compact, half-size PCB -4- http://www.daqsystem.com

SPECIFICATION Number of channels : 128bit software configurable Digital Input/Output Maximum Transfer Speed : 8Mbytes/sec Direction control grouped by 16bit Interrupt sources : All digital Inputs Data transfer : Programmed I/O I/O level : CMOS, TTL level Output type : CMOS level Supply Voltage : 5V PCI or isolated 5V(inside equipped) PHYSICAL/ENVIRONMENTAL Dimension I/O Connector : Mini MDR type VHDCI68 Dimension (not including connectors) : 160mm x 100 mm Temperature 0 to 60, operating -20 to + 80 storage Relative Humidity Relative Humidity : 5 to 95%, non-considering Power Requirement +5VDC(±5%) at 250mA typical SOFTWARE Operating system Windows 2000/XP/Windows 7/8/10 Recommended Software Visual basic/c++ with Board API(DLL) -5- http://www.daqsystem.com

3. PCI-DIO02 보드설명 각각의중요한보드기능에대하여간략히설명한다. 자세한기능에대한내용은부품사양을 참조하기바랍니다. 3.1 PCI-DIO02 외형도 [ 그림 2. PCI-DIO02 배치도 ] 보드에는 3 개의 LED가있으며각각의설명은다음과같다. LED1 : U5 FPGA Chip selection 됐을때점등된다. ( 테스트용 ) LED2 : ( 테스트용 ) LED3 : 보드가 Configuration이끝나고동작준비가완료되면점등이된다. -6- http://www.daqsystem.com

3.2 주요디바이스기능 (1) VHDCI68 connector: J1, J2 J1 --- External interface (I/O 64~127) J2 --- External interface (I/O 0~63) (2) EPLD: U1 128bit Digital I/O 확장 (3) FPGA : U5 보드의모든기능은이 FPGA Logic 을통하여제어된다. (4) EPLD : U8 Serial Flash program EPLD. (5) PCI Chipset : U4, U6 PCI 신호제어 (6) Regulator : U2, U3, U7, U10 보드에서사용하는전원을공급한다. -7- http://www.daqsystem.com

4. 커넥터 & 스위치 PCI-DIO02에서사용하는커넥터및점퍼에대하여설명을한다. 주요커넥터로는먼저외부디지털입출력연결을위한 VHDCI(Very High Density Cable Interconnect) 68pin 커넥터 J1 과 J2 커넥터가있다. 4.1 VHDCI68 Connecter - J1 / J2 PCI-DIO02 는 VHDCI68 connector 2 개를이용해외부 I/O interface 를한다. [ 그림 3. J1 & J2 Pin Map] -8- http://www.daqsystem.com

4.2 J4 Connector (2Pin Header, 2.54mm) 3.3V 외부 DC 전원커넥터이다. CPLD 나 FPGA 인스톨시사용되는전원으로평소에는 사용하지않는다. 4.3 JP1 Connector JP1 은 JTAG(Joint Test Action Group) 커넥터로보드의 U1 CPLD(XC95288XL) 프로그램을 업데이트시키는데사용한다. 평상시보드를동작할때에는사용하지않는다. 4.4 JP2 Connector JP2 는 JTAG(Joint Test Action Group) 커넥터로보드의 FPGA 프로그램을업데이트시키는 데사용한다. 평상시보드를동작할때에는사용하지않는다. 4.5 JP4 Connector JP4 는 JTAG(Joint Test Action Group) 커넥터로보드의 U8 CPLD(XC9536) 프로그램을 업데이트시키는데사용한다. 평상시보드를동작할때에는사용하지않는다. 4.6 SW1 많은 I/O 포트가요구되는시스템에서여러개의 DIO02 시리즈보드가한개의시스템에장착이되면각각의보드어드레스를구분하여사용하여야한다. 이때, 각각의보드구분은보드에있는딥스위치 (SW1) 를이용한다. 한개의시스템에장착이되는총보드수는 4개이다. SW1 설정 2 1 ON OFF 1 2 보드 호 OFF OFF 0 ON OFF 1 OFF ON 2 ON ON 3 [ 그림 4. 보드어드레스설정 ] -9- http://www.daqsystem.com

5. 장치설치 보드설치에앞서포장내용물이이상이없는가를확인한다. 5.1 하드웨어설치 5.1.1 제품내용물 1 PCI-DIO02 보드 2 CD ( 드라이버 / 매뉴얼 /API/ 샘플소스등등 ) 구성 5.1.2 설치과정 1 컴퓨터의전원을끈다. 2 컴퓨터매뉴얼에따라컴퓨터커버를벗긴다. 3 빈 PCI 슬롯에제품을삽입한다. 되도록이면 CPU에가까운순서대로보드를삽입한다. 4 보드가삽입된슬롯의컴퓨터케이스뒷부분의막혀져있는부분을제거한후보드의브라켓과케이스의연결부분에나사를꽉채결한다. 5 멀티보드인경우 3 부터다시수행한다. 6 PC에전원이꺼져있는상태에서 PCI-DIO02 보드를 PCI SLOT에꽂고전원을인가하게되면, LED3가점등되며, LED1, 2가 On/Off를반복하게된다 -10- http://www.daqsystem.com

5.2 드라이버설치 보드의사용환경은 Windows 2000 SP4 이상, Windows XP SP1 이상에서사용되어야한다. 먼저, PC의전원을 off 후 PCI-DIO02 보드를 PCI Slot에꽂고 PC의전원을켠다. 아래와같이 새하드웨어검색마법사시작 창이열리면, 아래와같이선택후다음버튼을클릭한다. 1. 아래와같이선택후다음버튼을클릭 새하드웨어검색마법사가시작하게된다. 목록또는특정위치에서설치선택후다음클릭. -11- http://www.daqsystem.com

2. 동봉된 CD 에서 Driver 를선택후다음버튼을클릭한다. 3. 다음버튼을클릭한다. 드라이버폴더에는드라이버설치에필요한 pci_di02.inf 및 pci_dio02.sys 파일이포함 되어있다. -12- http://www.daqsystem.com

4. 정상적으로설치가완료되면밑의그림과같다. 5. 설치가완료되면, 정상적으로드라이버가설치되었는지다음과같은방법으로확인한다. 6. 내컴퓨터 -> 속성 -> 하드웨어 -> 장치관리자화면에서 다기능어댑터 -> PCI-DIO02 이 ( 가 ) 설치가되었는가를확인한다. 아래의그림과같이나 타나게되면, 설치가정상적으로이루어진것이다. -13- http://www.daqsystem.com

7. 아래의그림과같이나타나게되면, 설치가정상적으로이루어진것이다. 상기그림은 PC 에 PCI-DIO02 제품이정상적으로설치된화면을보이고있다. 최초설치후에는정상적인동작을위하여 PC 를재부팅하여사용하는것이좋다. -14- http://www.daqsystem.com

6. 응용프로그램설명 보드와함께제공하는 CDROM의 APP 폴더에는보드를쉽게사용할수있도록사용샘플프로그램 PCI_DIO02.exe 를제공하고있다. 샘플프로그램을시험하기위하여는먼저보드의드라이버가설치되어있어야한다. 샘플프로그램은보드를사용하기위하여제공되는 API를간략하게시험할수있도록소스형태로제공하므로사용자가수정하여사용할수가있다. [ 그림 5. 샘플프로그램 PCI_DIO02.exe 실행화면 ] 위의샘플프로그램을이용하기위하여는 API (Application Programming Interface) 가필요하다. API 는 DLL 형태로제공이되며, 컴파일을하기위하여는임포트 (Import) 라이브러리및헤더 파일이필요하다. 샘플프로그램을정상적으로실행하기위하여는 API DLL (PCI_DIO02.DLL) 이 -15- http://www.daqsystem.com

실행파일의폴더에있거나, Windows 의시스템폴더혹은 Path 환경변수로지정된폴더에있 어야한다. (1) Model No Button 모텔명칭 PCI-DIO02 를선택한다. (2) Board No Button 클릭시선택된보드넘버 (Board #0 ~ Board #3) 를선택한다. 보드넘버는보드내의 SW1 으로 설정하고최대 4 대까지연결할수있다. (3) Open Device Button 선택된보드를 Open 한다. (4) 종료 Button 프로그램을종료한다. (5) List Device Button System 에설치된, 보드넘버들을나타낸다. ( 미적용상태 ) (6) Direction Button Read / Write를선택한다. 16bit 단위를한그룹으로선택가능하다. 각해당그룹 IN 시 Read OUT 시 Write 예를들어 ) [Bit0..15] 를 [ 그림 5] 와같이 OUT으로설정시 0 group을 write 모드로설정한다. [Bit127..112] 를 [ 그림 5] 와같이 OUT으로설정시 7 group을 write 모드로설정한다. 이상태에서 Read 해보면 81 로설정되어있음을알수있다.. FF 면 [Bit127..0] 모두 7개의 group을전부 write 모드로설정한것이다. (7) Digital Input Window 각 group 별해당비트 (16bit) 값을확인한다. Read 버튼클릭시해당그룹의 input 값을나타냄 Auto DIN Read check 시 Auto DOUT Test 에서증가한출력포트의값을확인하거나입력포트의입력값을연속적으로보여준다. Read All 은모든 Group의 Input을확인한다. -16- http://www.daqsystem.com

(8) Digital Output Window 각 group별해당비트 (16bit) output 값을확인한다. Read 버튼클릭시 Write로설정된값을표시한다. Write 버튼클릭시포트의해당비트를 Write 모드로한다. 위의 [ 그림 5] 에서 Digital Output 창의 Bit(15..0) FFFF 으로쓰면 16개의출력포트를사용할수있다. Auto DOUT Test check 시 Output으로설정된 Group에대하여, 순차적으로 data를한비트씩왼쪽으로옮겨가면서 0 을 Write 한다. 초기값이 1111 1111 1111 1111 이므로 1111 1111 1111 1110 (FFFE) 1111 1111 1111 1101 (FFFD) 1111 1111 1111 1011 (FFFB) 1111 1111 1111 0111 (FFF7).... 1011 1111 1111 1111 (BFFF) 0111 1111 1111 1111 (7FFF) 를반복한다. Read All 이나 Auto DIN Read check로확인한다. 주의 ) Auto DOUT Test 후 Write All 해야이전설정값으로복귀된다. Read / Write All 은모든 Group의 Input/Output을확인한다. -17- http://www.daqsystem.com

6.1 128bit Digital In 설정 128 비트를전부입력으로사용하는경우샘플프로그램의설정은다음과같다. [ 그림 6. 샘플프로그램 128bit Digital In 화면 ] [ 그림 7] 은 ACC-DIO_B_INPUT 보드와 ACC-DIO_E_INPUT 보드를사용한연결방법을 보여준다. -18- http://www.daqsystem.com

[ 그림 7. 128bit Digital In 연결도 ] -19- http://www.daqsystem.com

6.2 128bit Digital Out 설정 128 비트를전부출력으로사용하는경우샘플프로그램의설정은다음과같다. [ 그림 8. 샘플프로그램 128bit Digital Out 화면 ] [ 그림 9] 는 ACC-DIO_B_OUTPUT 보드와 ACC-DIO_E_OUTPUT 보드를사용한연결방법을 보여준다. -20- http://www.daqsystem.com

[ 그림 9. 128bit Digital Out 연결도 ] -21- http://www.daqsystem.com

6.3 128bit Digital In/Out 설정 128 비트를 64 비트의입력과출력으로사용하는경우샘플프로그램의설정은다음과같 다. [ 그림 10. 샘플프로그램 128bit Digital In/Out 화면 ] [ 그림 11] 은 ACC-DIO_B_INPUT, ACC-DIO_E_INPUT 보드와 ACC-DIO_B_OUTPUT, ACC- DIO_E_OUTPUT 보드를사용한연결방법을보여준다. 아래연결에서 J1, J2 의입출력을바 꾸어사용해도된다. 이럴경우설정은아래와같다. -22- http://www.daqsystem.com

[ 그림 11. 128bit Digital In/Out 연결도 ] -23- http://www.daqsystem.com

16 비트의입출력보드를함께가지고있는 ACC-DIO_B 보드와 ACC-DIO_E 보드를사용 하는경우샘플프로그램의설정은다음과같다. [ 그림 12. 샘플프로그램 128bit Digital In/Out 화면 ] [ 그림 13] 은 ACC-DIO_B 보드와 ACC-DIO_E 보드를사용한연결방법을보여준다. -24- http://www.daqsystem.com

[ 그림 13. 128bit Digital In/Out 연결도 ] -25- http://www.daqsystem.com

< 디지털입력터미널보드회로구성 > Terminal Board ACC-DIO_B_INPUT ACC-DIO_E_INPUT 330 3.3V PCI-DIO02 VHDCI Conn. IN_COM0 DIN0 2.4K 1 2 4 3 in0 3.3V 330 DIN1 2.4K 1 2 4 3 in1 3.3V 330 DIN7 2.4K 1 2 4 3 In7 상기그림에서보면디지털입력회로는포트커플러로절연이되어있다. IN_COM 쪽에플러스전압을인가하고디지털입력에마이너스전압을인가하게되면, 포토커플러로내부에있는다이오우드에전류가흐르게되고, 흐르는전류에따라서출력쪽트랜지스터가통전이된다. 터미널보드 ACC-DIO_B_INPUT에는위와같은회로가 4개가구비되어있다. 즉포토커플러 8개마다 IN-COM이있어총 IN-COM은 4개가있다. 또한, 확장터미널보드 ACC- DIO_E_INPUT에도위와같은회로가 4개가구비되어있다. 즉포토커플러 8개마다 IN-COM이있어총 IN-COM은 4개가있다. ACC-DIO_B_INPUT와 ACC-DIO_E_INPUT를합치면 64비트의입력보드가된다 (J2 연결 ). 추가로 ACC-DIO_B_INPUT와 ACC-DIO_E_INPUT를나머지포트 (J1 연결 ) 에연결하면총 128 비트의입력보드로사용할수있다. -26- http://www.daqsystem.com

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< 디지털출력터미널보드회로구성 > PCI-DIO02 VHDCI Conn Terminal Board ACC-DIO_B_OUTPUT ACC-DIO_E_OUTPUT OUT_POWER (5V) 470 1 6 OUT_COM out0 2 4 DOUT0 OUT_POWER (5V) 470 1 6 out1 2 4 DOUT1 OUT_POWER (5V) 470 1 6 out7 2 4 DOUT7 상기그림에서보면디지털출력회로는포트커플러로절연이되어있다. OUT_POWER 와 OUT_VDD 가출력회로에공통접속되어있다. 터미널보드 ACC-DIO_B_OUTPUT에는위와같은회로가 4개가구비되어있다. 즉포토커플러 8개마다 OUT-COM이있어총 OUT-COM은 4개가있다. 또한, 확장터미널보드 ACC- DIO_E_OUTPUT에도위와같은회로가 4개가구비되어있다. 즉, 포토커플러 8개마다 OUT- COM이있어총 OUT-COM은 4개가있다. ACC-DIO_B_OUTPUT와 ACC-DIO_E_OUTPUT를합치면 64비트의출력보드가된다. (J2 연결 ). 추가로 ACC-DIO_B_OUTPUT와 ACC-DIO_E_OUTPUT를나머지포트 (J1 연결 ) 에연결하면총 128비트의출력보드로사용할수있다. -28- http://www.daqsystem.com

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< 디지털입 / 출력터미널보드회로구성 > 터미널보드 ACC-DIO_B 에는포토커플러 8개마다 IN-COM이있어총 IN-COM은 2개가있다. 또한, 포토커플러 8개마다 OUT-COM이있어총 OUT-COM은 2개가있다. 즉, 보드하나로 16비트입출력보드를사용할수있다. 또한, 확장터미널보드 ACC-DIO_E도위와같은회로가 4개가구비되어있다. ACC-DIO_B와 ACC-DIO_E를합치면 32비트의입 / 출력보드가된다. (J2 연결 ). 추가로 ACC- DIO_B와 ACC-DIO_E를나머지포트 (J1 연결 ) 에연결하면총 64비트의입 / 출력보드로사용할수있다. -30- http://www.daqsystem.com

References 1. PCI System Architecture 2. PCI Local Bus Specification 3. AN201 How to build application using APIs 4. AN242 PCI-DIO02 API Programming -- MindShare Inc. -- PCI-SIG -- DAQ system --DAQ system -31- http://www.daqsystem.com