摘要：介紹了12位模擬I/O PC/104模塊Diamond-MM-AT的主要參數、內部結構、引腳功能及特性，給出了Diamond-MM-AT與PC/104及傳感器的硬件連接關系?同時給出了它們的一個成功的A/D轉換應用程序。

１　主要特點

隨著數字信號處理技術及各種故障分析技術的快速發展，在一些由工控機構成的較小系統中，對信號進行實時采集與處理已越來越受到人們的重視。ＰＣ１０４系統模塊以其結構緊湊，體積小，可擴展性強等特點，在信號采集和故障分析中得到了廣泛的應用。Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ 是一個高性能１２ｂｉｔ模擬量Ｉ／Ｏ口輸入輸出ＰＣ／１０４模塊，它包括Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａ轉換通道和定時／計時器，其標準模板結構可與ＰＣ／１０４處理器進行模塊組合。

Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊的主要功能如下：

Ａ／Ｄ轉換精度為１２位，可支持的最大采樣頻率為１００ｋＨｚ；具有１６條模擬量輸入通道和２條１２位Ｄ／Ａ轉換通道；有８個數字輸入口和８個數字輸出口；帶有３２位可編程控制計數／定時器；可編程設置Ｄ／Ａ轉換量程。

２　插口及引腳功能

圖１所示是Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊的外形簡圖。其中Ｊ１、Ｊ２為擴展總線端口，主要用于與ＰＣ／１０４處理器總線相連接。Ｕ７為Ａ／Ｄ轉換器。Ｊ４是為Ａ／Ｄ設置跳線器，用來設置模擬量是單極或雙極輸入以及輸入的量程。Ｊ５是Ｄ／Ａ設置跳線器，用于設置模擬量是單極或雙極輸出以及輸出的參考電壓值。Ｕ１５是Ｄ／Ａ轉換器。Ｊ６是設置ＤＭＡ（直接存儲器存取）標準的中斷級和基地址設置跳線器，模塊默認基地址為：０ｘ３００。Ｊ３為５０針的Ｉ／Ｏ端口，它的具體排列如圖２所示，各端口定義如下：

Ｖｉｎ７／７＋～Ｖｉｎ０／０＋：單極模式模擬量Ａ／Ｄ輸入端口７～０；同時可用作雙極模式模擬量Ａ／Ｄ正極輸入端口７～０；

Ｖｉｎ１５／７－～Ｖｉｎ８／０－：單極模式模擬量Ａ／Ｄ輸入端口１５～８；也可用作雙極模式模擬量Ａ／Ｄ負極輸入端口７～０；

Ｖｏｕｔ０?Ｖｏｕｔ１：分別為Ｄ／Ａ轉換輸出端口０和１；

Ｖｒｅｆ Ｏｕｔ：＋５／－５Ｖ精確參考電壓輸出端口；

Ｖｒｅｆ Ｉｎ０?Ｖｒｅｆ Ｉｎ１：自定義Ｄ／Ａ轉換參考電壓量程輸入端口；

Ｄｏｕｔ７～Ｄｏｕｔ０：數字輸出端口０～７，兼容ＴＴＬ／ＣＭＯＳ電平；

Ｄｉｎ７～Ｄｉｎ０：數字輸入端口０～７，兼容ＴＴＬ／ＣＭＯＳ電平；其中Ｄｉｎ２／Ｇａｔｅ０ ?數字輸入端口２?還可作為計數器０的控制門，并當該端口為高電平時計數；而Ｄｉｎ０／Ｇａｔｅ１／２?數字輸入端口０?則可作為計數器１和２的控制門，并可由控制寄存器１１來進行設定；

Ｉｎ０－：計數器０輸入端（下降沿觸發）；

Ｏｕｔ０?Ｏｕｔ２：分別為計數器０和２的輸出端口；

＋１５Ｖ?模擬電源；

＋５Ｖ：與ＰＣ／１０４擴展總線電源相連，用來提供＋５Ｖ電源；

Ａｇｎｄ：模擬地；

Ｄｇｎｄ：數字地；

Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊通常占用１６位地址空間。

３　硬件連接關系

Ｄｉａｍｏｎｄ模塊與ＰＣ／１０４處理器及傳感器的硬件連接框圖如圖３所示。 圖中?當傳感器測取待檢測信號并輸入調理板進行放大濾波處理后，即可將其調制到合適的電壓信號范圍，并輸入到Ｄｉａ-ｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊相應的Ｉ／Ｏ端口，然后由Ｄｉａ-ｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊將其轉換為所需要的數據量或模擬量，最后由ＰＣ／１０４處理器通過擴展總線控制讀寫數據的處理、顯示和存儲。其電源由ＰＣ／１０４總線提供，在Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊端口Ｊ１中，Ｂ１為ＧＮＤ，Ｂ３為＋５Ｖ，Ｂ５為－５Ｖ，Ｂ７為－１２Ｖ，Ｂ９為＋１２Ｖ。

４　數據采集應用程序

下面是以ＰＣ／１０４作處理器和Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊進行組合，以對檢測的模擬量信號進行Ａ／Ｄ轉換的讀寫程序及對各控制寄存器的配置方法。筆者已在實踐中對該程序進行了測試，并已成功運用到某測試工程設計中。

＃ｄｅｆｉｎｅ Ｂａｓｅ ０ｘ３００

Ｍａｉｎ Ｖｏｉｄ{

ｕｎｉｏｎ ?{ ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ ｍ; ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ ｎ[２];}Ｔ；

ｉｎｔ ｄａｔ[３０００]；?

ｉｎｔ ｉ， ｃｄ；

ｉｎｔ ｆｒｅｑ＝２０００；　　／／ 設定采樣頻率為２ｋＨｚ；

ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋９, ０ｘ８３)；　／／ 允許中斷，由計數器觸發；

ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋１０, ０ｘ０８)；?　／／ 計數器１產生１ＭＨｚ方波

ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋１１, ０ｘ０５)；? ／／ Ａ／Ｄ輸入范圍為０～５Ｖ

Ｔ．ｍ＝（ｉｎｔ)(５０００００／ ｆｒｅｑ）; ／／ ０．５ＭＨｚ／Ｆｒｅｑ求寫入記數器值；

ｏｕｔｐｏｒｔｂ(Ｂａｓｅ＋１５,０ｘ５４)；　／／ 設定計數器１讀／寫低字節；

ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋１３,０ｘ０１)；?　／／ 向計數器１寫低字節（二分頻）；

ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋１５,０ｘｂ４)；?　／／ 設定計數器２先讀／寫低字節，再讀／寫高字節；

ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋１４,Ｔ．ｎ[０]);? ／／ 向計數器２寫低字節；

ｏｕｔｐｏｒｔｂ(Ｂａｓｅ＋１４，Ｔ．ｎ[１]）;??／／ 向計數器２寫高字節；

ｏｕｔｐｏｒｔｂ(Ｂａｓｅ＋２，０ｘｃｃ）;　　 ／／ 設定測取通道為Ｃ通道（即第１２通道）；

ｆｏｒ(ｉ＝０；ｉ＜３０００；ｉ＋＋）　 ／／ 循環采集３０００個數據；

{

ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋１,０ｘｆｆ）;? ／／ 清除ＦＩＦＯ；

ｏｕｔｐｏｒｔｂ(?Ｂａｓｅ＋８,０ｘｆｆ)； ／／ 設定中斷寄存器８，等計數器觸發；

ｗｈｉｌｅ（（ｉｎｐｏｒｔｂ(Ｂａｓｅ＋８）＆０ｘ１０)＝＝０ｘ００）;　　　／／ 等待Ａ／Ｄ轉換結束；

ｃｄ＝ｉｎｐｏｒｔｂ(Ｂａｓｅ＋０））／／ 讀取低八位數據；

ｃｄ＝ｃｄ／１６;　　 　／／ 數據右移四位，除去右四位的通道標志；

ｄａｔ[ｉ]＝ｉｎｐｏｒｔｂ(Ｂａｓｅ＋１）; ／／ 讀取高八位數據；

ｄａｔ[ｉ]＝ｄａｔ[ｉ]＊１６; ／／ 高八位數據左移四位；

ｄａｔ[ｉ]＝ｄａｔ[ｉ]＋ｃｄ;　　／／ 高八位與低四位相加即得Ａ／Ｄ轉換結果１２位數據；

}

……

５　結束語

Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ是標準的ＰＣ／１０４連接模塊，具有體積小，結構緊湊等優點，并具有Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ、Ｉ／Ｏ轉換等多種功能。由于ＰＣ／１０４可支持高級語言編程，因此，程序開發和設計非常方便，可在很大程度上縮短開發時間。可以預見：隨著電子技術的發展，這種模塊化器件必將有著廣闊的發展應用前景。