PCI - DAC Kanal D/A-Converter 16 bit. 4-Kanal D/A-Karte mit Referenz-Eigenschaften. Industrie-Datenerfassung mit dem PC

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1 PCI - DAC Kanal D/A-Cnverter 16 bit 4-Kanal D/A-Karte mit Referenz-Eigenschaften PCI - DAC 416 AP/E (Standard Versin, 25 µs) PCI - DAC 416 BP/E (erhöhte Genauigkeit, 25 µs) PCI - DAC 416 PA/E (schnelle Versin, 2µs) PCI - DAC 416 P/E (schnelle Versin mit erhöhter Genauigkeit) Industrie-Datenerfassung mit dem PC Tel.: Fax.: Internet:

2 Inhalt Sicherheits- und Gefahrenhinweise... 3 Einbau in den PC... 4 Allgemeines zu I/O-Karten... 5 Funktinsweise der Karte... 6 Jumpereinstellungen... 9 Blckschaltbild Kartenansicht und Bauteile Technische Daten Testprgramm in MS_VC Einbindung in eigene Prgramme Der PCI-Bus Allgemeine Adressierung unter PCI Vendr und Prdukt ID-Infrmatinen Steckerbelegungen Anschrift und Rufnummernverzeichnis Seite 2

3 Willkmmen Sehr geehrter Kunde, wir bedanken uns für den Kauf der das Interesse an unserer PCI-DAC416 Karte. Mit dieser Karte haben Sie ein Prdukt erwrben, welches nach dem heutigen Stand der Technik gebaut wurde. Dieses Prdukt erfüllt die Anfrderungen der geltenden eurpäischen und natinalen Richtlinien. Die EMV-Knfrmität wurde nachgewiesen, die entsprechenden Erklärungen und Unterlagen sind beim Hersteller hinterlegt. Um diesen Zustand zu erhalten und einen gefahrlsen Betrieb sicherzustellen müssen Sie als Anwender diese Betriebsanleitung swie weitere Sicherheitsdkumente s.u. beachten. Bei technischen Fragen wenden Sie sich bitte an unsere Technische Beratung. Rufnummern und Adressen finden Sie dazu unten auf dem Titelblatt und/der hinten im Anhang. Diese Bedienungsanleitung gehört zu diesem Prdukt. Sie enthält wichtige Hinweise zur Inbetriebnahme und Handhabung bei der Installatin. Achten Sie hierauf, auch wenn Sie dieses Prdukt an Dritte weitergeben. Das Prdukt hat den Hersteller in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand verlassen. Um diesen Zustand zu erhalten und einen gefahrlsen Betrieb sicherzustellen, muß der Anwender alle Sicherheitshinweise und Warnvermerke beachten, die in dieser Gebrauchsanweisung enthalten sind. Ggf. müssen weitere Hinweise beachtet werden, die Sie jedch nur nline vn unserer Webseite herunterladen können. Beipielsweise haben wir eine FAQ-Seite eingerichtet, um wiederkehrende Fragen ausführlich zu beantwrten, die diese Betriebsanleitung vm Umfang her sicher sprengen würde. Achtung: Eine andere Verwendung als die beschriebene führt zur Beschädigung dieses Prduktes, darüber hinaus ist dies mit Gefahren, wie z.b. Kurzschluß, Brand, elektrischer Schlag etc. verbunden. Das gesamte Prdukt darf nicht geändert bzw. umgebaut und die Gehäuse nicht geöffnet werden. Die nachflgenden Sicherheits- und Gefahrenhinweise ergeben sich zu diesem Prdukt in der Frm, dass der Einbau in/an einem Industrie-PC in industrieller Umgebung als Anlage erflgt. Smit sind möglicherweise auch übergerdnete Sicherheits- und Gefahrenhinweise relevant, die unser Prdukt zwar nicht unmittelbar betreffen, jedch in ihrer Gesamtheit als industrielle Anlage beachtet werden müssen. Der Einbau, swie die Inbetriebnahme darf daher nur durch geschultes Fachpersnal, der durch einen ausgebildeten Techniker erflgen. Aus Gründen der ständigen Gesetzesänderungen und EU-Richtliniennvellen haben wir uns entschlssen, diese Hinweise als Zusammenfassung in einem separaten Dkument halbjährlich zu aktualisieren und nline zu stellen. Die aktuellen Sicherheits- und Gefahrenhinweise finden Sie auf unserer Webseite unter: Vielen Dank. Seite 3

4 Der Einbau in den PC ACHTUNG: Einbau und Inbetriebnahme dürfen nur vn technisch geschultem Persnal erflgen. 1. Schalten Sie den Rechner und alle daran angeschlssenen Geräte und Anlagen aus. Bitte beachten Sie: Ptentialunterschiede und statische Aufladung (ESD) kann Ihren Cmputer und dieses Prdukt zerstören! Entladen Sie sich daher vr dem Weiterarbeiten, indem Sie eine Wasserleitung, ein Heizungsrhr der ein anderes Metallteil mit Erdverbindung berühren. Die Ptentialneutralität ist die Vrraussetzung für jeden Um- und Einbau, swie die Verbindung mit anderen Anlagen, Kmpnenten der Teilen. 2. Öffnen Sie den PC. Im allgemeinen müssen dazu auf der Rückseite des Gerätes vier Sicherungsschrauben mit einem Kreuzschlitzschraubendreher gelöst werden. An- schließend können Sie das Gehäuse nach vrne hin wegziehen. Eventuell müssen Sie einige behindernde Kabel entfernen, merken Sie sich jedch unbedingt die zugehörigen Buchsen bzw. die Steckanrdnung (ev. aufschreiben). Abb Die Einsteckplätze befinden sich am hinteren Ende Ihres Rechners. Die Rückwand nicht benutzter Plätze wird vn einem Schutzblech verdeckt. Suchen Sie einen freien Einsteckplatz und entfernen Sie das dazugehörige Schutzblech, indem Sie seine Halterungsschraube lösen. 4. Stecken Sie die Erweiterungskarte in den freien Steckplatz Abb. 1 (a). Achten Sie auf festen Sitz und darauf, daß Sie die Karte beim Einstecken senkrecht halten. Abb Psitinieren Sie die Karte mittig über das Befestigungslch (Gewinde). Befestigen Sie anschließend das Halterungsblech der Karte Abb. 1 (b) mit der Schraube (c) des Schutzbleches. 6. Schließen Sie das Gehäuse Ihres Rechners und befestigen Sie es mit den Sicherungsschrauben. Kabel, die Sie während des Einbaus gelöst haben, sllten Sie nun wieder einstecken. Stecken Sie die/das Anschlußkabel Abb. 2 (d) der Karte in die vrgesehenen Buchse/n (e) und beachten Sie die VDE-Handhabungsvrschriften. Schalten Sie immer zuerst den Rechner ein, um anschließend, beispielsweise eine Spannung zu messen. Nie umgekehrt!!! Weitere Infrmatinen finden Sie unter: Seite 4

5 Allgemeines zu I/O-Karten Wenn ein PC zeitlich festgelegte Abläufe innerhalb einer Prduktin steuern der kmplexe Przesse regeln sll, muß man ihn zuerst in die Lage versetzen, die nötigen analgen der digitalen Meßsignale aufnehmen und ausgeben zu können. Dazu verwendet man am besten eine möglichst exakt auf die jeweilige Aufgabenstellung zugeschnittene Peripherikarte, auf der alle nötigen Ein- und Ausgänge vrhanden sind und mit der auch nch gleich die Pegel anpaßt werden. Da man, angesichts der Menge der zu autmatisierenden Abläufe, diese Karte in der Praxis kaum finden wird, bietet sich als zweitbeste Lösung die Verwendung mehrerer Karten an, die jeweils einen Teilbereich der Aufgabenstellung abdecken. Häufig werden beispielsweise TTL-I/O-Karten genutzt, die ft viele Signale ein- und ausgeben können, aber nur slche, die im TTL-Pegelbereich vn V angesiedelt sind. Oder es kmmen Timer-Karten zum Einsatz, wenn Taktzeiten leicht zu verändern, aber präzise einstellbar sein müssen. Optkppler- und Relais-Karten dienen zur Ptentialtrennung zwischen dem PC und der Anlagenseite und können swhl TTL als auch andere Spannungswerte verarbeiten. Um auch größere Ströme bis zu einigen Ampére schalten zu können, setzt man Karten mit elektr-mechanisch arbeitenden Relais der sgenannte Halbleiter-Relais ein. Zur Erfassung physikalischer Größen braucht man analg-/digital-wandlerkarten, die mit Auflösungen zwischen 8 Bit und 24 Bit und Wandlungsraten vn einigen khz bis zu mehreren MHz verfügbar sind. Mit den in gleicher Variatinsbreite lieferbaren digital-/analg-umsetzern kann man die Steuerspannungen erzeugen, mit denen beispielsweise Sllwertvrgaben an analgen Reglern verändert werden können. Zur Nutzung einer beliebigen I/O-Karte braucht man immer ein speziell auf die jeweilige Karte zugeschnittenes Steuerprgramm, welches für die Einbindung der Karte in das Betriebssystem des Cmputers srgt. Im einfachsten Fall ist das ein mehr der weniger kleines Treiberprgramm, das beim Bten des Rechners geladen und gestartet wird, während des Betriebs aber nicht mehr weiter in Erscheinung tritt. Aufwendigere Lösungen beinhalten einen der mehrere Treiber und ein Anwendungsprgramm, das auf eine spezielle Aufgabenstellung zugeschnitten ist. Der Rechner wird dann üblicherweise auch nur für diese eine Anwendung genutzt. Die neuen PCI-Karten erlauben eine neue und wesentlich kmfrtablere Art der I/O-Kartensteuerung, die außerdem nch deutlich flexibler ist, als die herkömmliche Methde. Die Karte enthält quasi ihr eigenes Betriebsprgramm und wird über das Rechner-BIOS initialisiert. Einmal vm BIOS erfasst, wird die Karte unter einer eigenen Zugriffadresse im BIOS geführt und kann mit verschiedenen PCI-Rutinen leicht gelesen beziehungsweise verändert werden. Wenn man Treiberprgramme verwendet, ist man nrmalerweise an deren Funktinalität gebunden und kann diese nicht weiter verändern. Ein separates Betriebsprgramm für eine der mehrere Karten lastet den Rechner stark aus und schränkt die Einsatzmöglichkeiten ein. Die neue Industrie-PCI-Line vn Klter Electrnic ermöglicht einen vielfältigen Einsatz in der Autmatisierungstechnik. Mit Hilfe der neuen MS_VC++ Prgrammierbeispielen unter DOS, Windws, und Linux ist der Anwender direkt in der Lage, seine Aufgaben schnell und prfessinell zu lösen. Seite 5

6 Funktinsweise der Karte Die neue Serie PCI-DAC 416 mit Sense-Eingängen ist für vier verschiedene Grundbestückungsarten bei nur einem Kartendesign ausgelegt. Daraus ergibt sich eine bestmögliche Anpassung an die unterschiedlichsten Aufgaben sei es zur Erzeugung einer analgen Spannung für Präzisinsanwendungen der für einen zeitkritischen Einsatz. Dabei kann nchmals, durch die Verwendung vn präziseren Ausgangsverstärkern (genauere Offset Spannungen), zwischen nrmaler und erhöhter Genauigkeit gewählt werden. Zudem besteht auf Kundenwunsch die Möglichkeit die Präzisin der PCI-Karte durch eine Snderbestückung mit einem ausgesuchten DA-Cnverterbaustein zu verdppeln (der lineare Fehler wird vn ±3 LSB auf ±2 LSB verringert, der lineare Gleichlauf vn ±4 LSB auf ±2 LSB und der lineare Differenzfehler vn ±2 auf ±1 LSB. Mit der PCI-DAC 416-Karte lassen sich sftwaregesteuert vier vneinander unabhängige analge Ausgangsspannungen erzeugen, die, je nach Jumperstellung vn JP8 und JP9, biplar(±) der uniplar (Bezugspunkt 0 V) sind. Mit dem 16-bit Datenwrt ergibt sich s im 10 V-Bereich rechnerisch eine Auflösung vn 150 µv. Die Ausgangsspannungsbereiche (2,5 V, 5 V und 10 V) werden für jeden Kanal separat über JP3... JP6 festgelegt (siehe Seite 9). Die vier Ausgangssignale swie die zugehörigen Sense-Eingänge sind über eine 37-plige Sub-D- Buchse vn außen am PC-Sltblech zugängig. Außerdem sind zur Versrgung externer Schaltungen die GND und +5 Vlt-Leitung auf der Sub-D Buchse geführt. Zusätzlich stehen an dieser Buchse zwei Digitalkanäle zur Verfügung, die per Sftware Schaltfunktinen auszulösen können. Einzelheiten zur Prgrammierung dieser Digitalausgänge finden Sie in den Erläuterung zur Adressierung (Seite 8) und im Testprgramm (Seite 12). Herzstück der PCI-DAC-Schaltung ist das PCI-Interface isplsi1032, das die Daten für die PCI-Schnittstelle des PCs aufbereitet und der PCI-Adreß-Decder isplsi1016, der das Management der Ausgaben übernimmt. Vm isplsi1032 gelangen die Daten an die Digitaleingänge des schnellen präzisins digital zu analg-knverters DAC7644. Dieser mit vier Analgausgängen ausgestattete DAC zeichnet sich neben besnderes niedrigem Rauschverhalten nch durch die Möglichkeit aus, einen prgrammierten Reset, entweder auf einen mittigen Eingangsspannungsbereich der auf den Nullpunkt auszuführen. Im Schaltungsentwurf ist dem Rechnung getragen, indem über die JumperJP8 und JP9 je nach Anwendungsfall eine uniplare- der biplare Ausgabe (in den Grenzen der Vrgaben 2,5 V, 5 V und 10 V) initiiert werden kann. Die Steuerung des Knverterbausteins erflgt mittels der Steuerleitungen RST SEL (rücksetzen Auswahl uniplar/biplar), RST DAC (Rücksetzen DAC), LD DAC (Laden DAC), R/W DAC (Lesen/Schreiben DAC) und CS DAC (Chip Select DAC). Die vier internen Eingangsregister werden durch ein entsprechendes Bitmuster an den Pins A1 und A2 geladen und danach über die auch für jeden Kanal einmal vrhandenen DAC-Register und die vier Wandler- Einheiten geführt. Vn drt wird das analge DAC-Ausgangssignal gepuffert (mit einem Op-Amp) an den Ausgangspin des ICs geleitet. Die für den Wandlerbaustein benötigten Referenzspannungen werden über die Lw-Pwer Spannungsreferenz REF 1004 erzeugt. Sie wird zusätzlich über zwei präzisins-op-amps gepuffert und über den Jumper JP9 (Auswahl uniplar/biplar) dem DAC zugeführt. Für eine später eventuell nötig werdende Neujustierung kann man einen Referenzspannungsabgleich mit den Mehrgangtrimmern POT1 auf 2,5 V (1MΩ) und POT6 auf +2,5 V (100 kω) vrnehmen. Achtung! Die DAC-Karte wird mit kalibrierten Referenzspannungen, die eine Tleranz vn 10 nv aufweisen, ausgeliefert und braucht deshalb nicht eingestellt zu werden. Vm DAC-Baustein werden die analgen Spannungen über vier Op-Amps U3...U6 (OPA 27), die erstens zur Pufferung des Signals und zweitens dem Schutz des DAC-Bausteins dienen, zu den Ausgangsverstärker-Bausteinen PGA 205 (High Precisin) bzw. PGA 206 (High Speed), die über Seite 6

7 eine digital prgrammierbare Verstärkung vn fach verfügen, weitergeleitet. Ein Schutz des DACs ist deshalb sinnvll, da bei einem Kurzschluß der Ausgänge an den Anschlußbuchsen, was eine Zerstörung der Ausgangsverstärker zur Flge hat, snst auch der DAC Schaden nehmen würde. Die Verstärkungseinstellung wird mittels der Jumper JP3...JP6 für jeden Kanal getrennt vrgenmmen (siehe Jumperdiagramm Seite 9). Eine Offseteinstellung dieser Verstärker ist durch POT2...POT5 (1MΩ) möglich. Beide Karten-Varianten werden allerdings ab Werk abgeglichen ausgeliefert. Bei der Kartenausführung mit dem PGA 205 kann ein Abgleich des Offsets hnehin unterbleiben, da dieser Baustein vn Hause aus extrem genau arbeitet. Die Eingänge FB (Feedback) des Verstärker ICs sind die Sense-Eingänge, die ebenfalls auf die 37-plige Buchsenleiste geführt sind. Achtung! Sllten die Sense-Eingänge nicht benötigt werden, s sind sie an der Buchsenleiste unbedingt mit dem Ausgangssignal zu verbinden, da snst ein einwandfreier Betrieb nicht möglich ist (pen lp). Mit Spannung wird die DAC-Karte aus dem Netzteil des PCs versrgt. Da eine direkte Verwendung der vn drt gelieferten Spannung für Meßwandler nicht möglich ist (zu hhe Rauschspannung usw.) müssen relativ aufwendige schaltungstechnische Maßnahmen ergriffen werden, um die Speisespannung zu säubern. Über die entsprechenden Stifte des PCI-Slts gelangen Vcc und GND an den DC/DC-Spannungscnverter UM 405, der daraus eine symmetrische Spannung vn ±15 V generiert. Die Ausgangsspannung des Cnverters wird über ein Filter geführt und versrgt zum einen die Operatins- und Ausgangs-Verstärker mit ±15 V und zum anderen werden über die nachgeschaltete Spannungsregler ICs (L 7805 und L 7905) die übrigen ICs mit ±5 V versrgt und die Referenzspannung über REF1004 vn ±2,5 V gebildet. Die Einstellung der Kartenadressierung erflgt autmatisch über Plug and Play (PNP). Eine weitergehende Bauteilinitialisierung ist nicht erfrderlich. Der DAC-Baustein wird über die entsprechenden I/O-Prt-Register direkt prgrammiert (siehe dazu die Prgrammbeispiele). Seite 7

8 Zur Prgrammierung/Adressierung der Karte sind grundsätzlich flgende Bauteile-Offset-Adressen zu beachten: I/O-Prt-Adresse: adr = 6500 Hex, bzw Dez (nur als Beispiel, da PCI die Basis-I/O-Adresse dynamisch vergibt) Adreß-Offset (fett): a.) Digitalausgänge Dig 1, Dig 2 (Hex Offset zur Basisadresse): adr+0x3c,1 adr+0x3c,2 adr+0x3c,0 Funktin: D0 auf 1 setzen Funktin: D1 auf 1 setzen Funktin: D0 und D1 auf 0 setzen b.) DAC-Steuerung (Hex Offset zur Basisadresse): adr+0x00,a Funktin: schreibe Wert A (Wrd-Wert, 16 bit) ins DAC-Register 1 (Kanal 1). adr+0x04,a Funktin: schreibe Wert A (Wrd-Wert, 16 bit) ins DAC-Register 2 (Kanal 2). adr+0x08,a Funktin: schreibe Wert A (Wrd-Wert, 16 bit) ins DAC-Register 3 (Kanal 3). adr+0x0c,a Funktin: schreibe Wert A (Wrd-Wert, 16 bit) ins DAC-Register 4 (Kanal 4). adr+0x38,0 adr+0x10,0 Übergabebefehl; die DAC-Latch-Register werden geladen. Erst jetzt beginnt die Wandlung. Resetbefehl; alle DAC-Register werden gelöscht. Der Maximalwert vn A beträgt FFFF Hex, der Minimalwert ist 0000 Hex. Andere Beispiele zur Kartenprgrammierung entnehmen Sie bitte dem Testprgramm der den Texten auf der Diskette bzw. CD. Seite 8

9 Jumpereinstellungen Um die einzelnen Betriebs-Mdi (Ausgangsspannungsbereich, uniplar/biplar) auszuwählen werden Steckbrücken bzw. Jumper gesteckt. Jumper JP3...JP6 Jumper JP9 Jumper JP8 Prgrammierstecker nur für Fabrikatin ID-Switch (nicht verändern) Ausgangsspannung 2,5 V 5 V 10 V Bemerkung O O O Spannung biplar uniplar Bemerkung O O O DAC-RESET Null/Mid-Range Seite 9

10 Blckschaltbild Hier eine einfache Übersicht über die einzelnen Funktinsblöcke der PCI-DAC 416-Karte. ID Switch PCI-Decder isplsi 1032E Adress- Decder isplsi 1016 / 5 OUT A 4xOPA27 4xPGA 205/206 V=1, 2, 4, 8-fach < < < DIG1 DIG2 DAC V1 FEED V1 / D0...D15 DAC 7644 OUT B OUT C OUT D < < < < < < DAC V2 FEED V2 DAC V3 FEED V3 DAC V4 FEED V4 D-Sub.-Buchse 37pl. +2,5 V 2,5 V +5 V 5 V U-Ref Offset POT2...POT5 DC/DC-Wander Spannungsfilter EMI-Filter Abgleich POT1, POT6 GND VCC PCI-Bus Seite 10

11 Kartenansicht und Bauteile Jumper JP3...JP6, Ausg. 2,5 V, 5 V, 10 V 4 x Op-Amp OPA 27 POT2 Kanal 1-Offset POT3 Kanal 2-Offset POT6 Offset +REF POT1 Offset REF REF 2,5 V Die übliche Bestückung der Karte swie diebauteilepsitinen können Sie dem flgenden Bild entnehmen. Spannungs- Filtergruppe D-Sub 37 pl. Buchse DC/DC Wandler UM x Entstörspulen 4 x Ausgangsverstärker POT4 Kanal 3-Offset POT5 Kanal 4-Offset PCI-Bus 4.-fach 16-bit DAC PCI-decder Prdukt-ID Switch.k. - LED Decder prrgrammier Stecker Jumper plar/uniplar REF +2,5 V Spann.-Regler 5 V prrgrammier Stecker Spann.-Regler +5 V Allgemeines Die Einstellung des DIP-Schalters für die Prdukt-ID sllte nie verändert werden. Der DIP-Schalter legt die Prdukt-ID vn 0x0015 Hex fest, damit das Rechner-BIOS eine entsprechende I/O-Adresse zuweisen kann und die Karte per Sftware identifiziert wird. Die LED zeigt an, b die Karte richtig funktiniert bzw. das PLSI richtig geladen wurde als ein quasi Selbsttest. Seite 11

12 Technische Daten D/A-Kanäle Plarität DAC-Auflösung linearer Fehler linearer Gleichlauf linearer Differenzfehler Ausgangsspannungen Ausgangsstrm 4 Kanäle uniplar / biplar (Jumper) 16 bit typ. ±3, max. ±4 beim DAC 7644E typ. ±2, max. ±3 beim DAC 7644EB typ. ±4 beim DAC 7644E typ. ±2 beim DAC 7644EB typ. ±2, max. ±3 beim DAC 7644E typ. ±1, max. ±2 beim DAC 7644EB 2,5 V, 5 V, 10 V, uniplar / biplar max. +23 ma, 17 ma D/A Wandelgeschwindigkeit typ. 8 µs, max. 25 µs Verzögerungszeit PGA 205, max. 25 µs PGA 206, max. 2 µs Slew Rate PGA 205, max. 0,7 V/µs PGA 206, max. 25 V/µs Last Ausgangskapazität Digital-Output max. 1 nf 2 Kanäle, TTL (0/5 Vlt), Pegel siehe Datenblatt zum isplsi1016e Betriebsarten TTL-OUT, D/A prt-plling, prgrammgesteuert, byte-weise PCI-Decder 1 isplsi 1032E, Lattice IC Vendr-ID KOLTER 0x1001 Prduct-ID KOLTER 0x0015 Adressierung var. PCI PNP Bus 32/64 bit 32bit PCI-Bus, gem Spec Anschlüsse 37 pl. Sub-D Buchse 2 x 8 pl. IDC Prgrammier-Stecker (intern) Abmessungen 100 x 216 mm Kartenmaße (hne Halteblech) Temperaturbereich C typ. Betriebszustand / Dauerbetrieb Lagertemperatur C Zulassungen und Eigenschaften - EMV (CE) knfrm - UL Platine, yellw-card - Year 2000 cmpliance - Schwingprüfung, gerüttelt nach DIN Einzeltest, 100 % geprüft - RHS-knfrm auf Anfrage Seite 12

13 Testprgramm in MS_VC // ===================================================================== // DAC416.CPP // Prgramm für direkte I/O-Zugriffe auf Hardware unter Windws 95/98 // Geschrieben für PCI-DAC 16 Messkarte // Cpyright by 1999 // geprüft mit C-Cmpiler MSVC++6.0 am / k. // ===================================================================== #include "windws.h" #include <time.h> #include <istream.h> #include <stdi.h> #include <cni.h> // required fr all Windws applicatins unsigned shrt A; unsigned shrt adr; main() { // I/O-Prt-Adresse vergeben. Hier 6500 HEX adr = 25856; printf ("Teste TTL Ausgang... Taste fuer weiter \n"); d { // TTL-OUT Hardware_Prt Ausgabe schreiben: D0 und D1 // _utp(adr+0,a); _utp... syntax ist hier zwingend bei C _utp (adr+60,1); Sleep(1000); _utp (adr+60,2); Sleep(1000); _utp (adr+60,0); Sleep(1000); } while (!_kbhit()); // wiederhlen, bis Taste gedrückt //... printf ("DAC TEST >> Taste druecken \n"); getch(); // DAC Test, nur als 16bit-Zugriff möglich!!! printf ("Ausgang 1 = 0xFFFF \n"); A=0xFFFF; _utpw(adr+0x00,a); // schreibe wrd nach Kanal 1 (DAC-Register) _utpw(adr+0x04,a); // schreibe wrd nach Kanal 2 (DAC-Register) _utpw(adr+0x08,a); // schreibe wrd nach Kanal 3 (DAC-Register) _utpw(adr+0x0c,a); // schreibe wrd nach Kanal 4 (DAC-Register) _utp (adr+56,0); // Uebergabe an DAC-Output, latch all register getch(); printf ("Ausgang 1 = 0xC000 \n"); A=0xC000; _utpw(adr+0x00,a); // schreibe wrd nach Kanal 1 (DAC-Register) _utpw(adr+0x04,a); // schreibe wrd nach Kanal 2 (DAC-Register) Seite 13

14 _utpw(adr+0x08,a); _utpw(adr+0x0c,a); _utp (adr+56,0); // schreibe wrd nach Kanal 3 (DAC-Register) // schreibe wrd nach Kanal 4 (DAC-Register) // Uebergabe an DAC-Output, latch all register getch(); printf ("Ausgang 1 = 0x8000 \n"); A=0x8000; _utpw(adr+0x00,a); // schreibe wrd nach Kanal 1 (DAC-Register) _utpw(adr+0x04,a); // schreibe wrd nach Kanal 2 (DAC-Register) _utpw(adr+0x08,a); // schreibe wrd nach Kanal 3 (DAC-Register) _utpw(adr+0x0c,a); // schreibe wrd nach Kanal 4 (DAC-Register) _utp (adr+56,0); // Uebergabe an DAC-Output, latch all register getch(); printf ("Ausgang 1 = 0x4000 \n"); A=0x4000; _utpw(adr+0x00,a); // schreibe wrd nach Kanal 1 (DAC-Register) _utpw(adr+0x04,a); // schreibe wrd nach Kanal 2 (DAC-Register) _utpw(adr+0x08,a); // schreibe wrd nach Kanal 3 (DAC-Register) _utpw(adr+0x0c,a); // schreibe wrd nach Kanal 4 (DAC-Register) _utp (adr+56,0); // Uebergabe an DAC-Output, latch all register getch(); printf ("Ausgang 1 = 0x0000 \n"); A=0x0000; _utpw(adr+0x00,a); // schreibe wrd nach Kanal 1 (DAC-Register) _utpw(adr+0x04,a); // schreibe wrd nach Kanal 2 (DAC-Register) _utpw(adr+0x08,a); // schreibe wrd nach Kanal 3 (DAC-Register) _utpw(adr+0x0c,a); // schreibe wrd nach Kanal 4 (DAC-Register) _utp (adr+56,0); // Uebergabe an DAC-Output, latch all register getch(); printf ("Clear and Reset all DAC register \n"); _utp (adr+16,0); // RESET all DAC register auf Adresse 0x10 return 0; } Seite 14

15 Einbindung in eigene Prgramme Prgrammierbeispiel zur Karteneinbindung Um die entsprechende Vergabe der I/O-Adresse braucht sich der Anwender als nicht zu kümmern. Whl aber um die Einbindung der Adresse in sein Prgramm. Damit das eingene Prgramm weiß, w sich die neue Karte im Adressraum befindet, müssen Parameter übergeben werden. Das Prgramm PCIGETIO.C (im Ordner UTILS auf der Diskette) ist in der Lage, dem nachzukmmen. Bei Aufruf liefert es einfach die I/O-Adresse zurück. Das Prgramm PCIGETIO.C /* Beispiele: Die flgende Funktin zeigt eine Möglichkeit auf, wie die I/O-Adresse einer KOLTER-Karte ermittelt werden kann. Als übergabewert der Funktin ist die Device ID der entsprechenden Karte anzugeben (Beispiel: PCI16/16 = 0x0010). Der Rückgabewert der Funktin beinhaltet die I/O-Adresse der Karte der 0, wenn keine Karte gefunden wurde bzw. keine Plug n Play-Adresse vergeben wurde. */ #define VENDOR_KOLTER 0x1001 extern unsigned lng far pascal INT_1A( unsigned lng reax, unsigned lng rebx, unsigned lng recx, unsigned lng redi); unsigned lng int PciGetIO(Device) { unsigned lng reax; unsigned lng rebx; unsigned lng recx; unsigned lng redi; unsigned lng ret_ecx; unsigned int slt_n; unsigned lng i_adr; unsigned lng ven_dev; unsigned lng K_ven_dev; i_adr = 0; /* Device und VendrID werden verknüpft */ K_ven_dev = ((lng) Device << 16) VENDOR_KOLTER; fr (slt_n = 0;(slt_n <= 0x00F8) && (i_adr == 0);slt_n += 8) { ven_dev=int_1a(0xb10al,(lng) slt_n,0l,0l); } if (K_ven_dev == ven_dev) /* Karte vn KOLTER wurde gefunden*/ i_adr=int_1a(0xb10al,(lng) slt_n,0l,0x0015l); i_adr &= 0xFFFFFFF0; /* I/O-Adresse wird maskiert */ return(i_adr); /* Rückgabe der I/O-Adresse */ } Seite 15

16 In eigener Sftware kann diese Rutine wie im flgenden Beispiel eingesetzt werden: Um das Prgramm PCIGETIO einzubinden ist es allerdings nötig, vrher ein Make-File zu bilden. MS VC++ erledigt das für Sie. Das Quick-C Prgramm: #include <stdi.h> vid main() { unsigned lng ret; // Variable definieren ret=pcigetio(0x15); // in der lng-variable "ret" steht die I/O-Basis-Adresse printf("%lx\n",ret); // Adresse nur auf Mnitr anzeigen } Das Prgramm PCIUTILS liefert über die Prdukt ID und Vendr ID die Adresse zurück, die die Karte belegt. Das Prgramm befindet sich ebenfalls auf der beigelgten Diskette im Ordner UTILS. PCIUTIL.C extern unsigned lng far pascal INT_1A( unsigned lng reax, unsigned lng rebx, unsigned lng recx, unsigned lng redi); unsigned lng pci_rd_cfg (unsigned int einheit, unsigned int adresse) { unsigned lng inhalt; inhalt=int_1a(0xb10al,(lng) einheit,0l, (lng) adresse); return (inhalt); } vid pci_wr_cfg(unsigned int einheit, unsigned int adresse, unsigned lng wert) { INT_1A(0xb10dL, (lng) einheit, (lng) wert, (lng) adresse); } Seite 16

17 Der PCI-Bus Seit vr Jahren die ersten Peripheral Cmpnent Intercnnect - Spezifikatinen (PCI) herauskamen, haben sich viele Cmputer- und vr allem Meßtechnik-Zusatzkarten-Hersteller diesem schnellen 32- Bit-Standard zugewandt. Sein Vrteil: Im Vergleich mit dem alten ISA-Bus lassen sich deutlich höhere Bus-Transferraten erzielen, was in der mdernen Multimediatechnik natürlich einen entscheidenden Pluspunkt bedeutet. Und bwhl es u.a. schn viele interessante Meßtechnik-Bards für PCI gibt, s steht der richtige Bm diesem Marktsegment erst nch bevr. Mittlerweile ist der PCI-Bus in jedem neuen PC als Haupt-Bus-Architektur zu finden. Der wesentliche Vrteil des PCI-Bus ist die um den Faktr 20 bis 100 schnellere Datenübertragung im Vergleich mit dem ISA-Bus. Hinzu kmmt die 32-Bit-Architektur, was der heutigen Windws-Betriebssystem- und -Meßtechnik-Sftware entgegenkmmt und überdies eine Leistungssteigerung darstellt, die jedch für den größten Anteil an Messapplikatinen kaum benötigt wird. Der ISA-Bus hat hervrragende Dienste als Universal-PC-Bus geleistet, aber für die mdernen CPUs, die schnellen Netzwerke, Grafikkarten, SCSI-Platten und Speichermdule sind 2,5 MByte pr Sekunde einfach zu langsam. PCI verspricht deutlich über 100 MByte/s, was natürlich auch für meßtechnische Anwendungen manchmal vn entscheidender Bedeutung sein kann. Plug and play vereinfacht die Installatin und Inbetriebnahme. Der meist auf den PCI-tauglichen Meßdatenerfassungs- der Multifunktins-Bards vrhandene digitale Signalprzessr schafft weitere Leistungsreserven und entlastet den Hst-PC. Hinzu kmmt, daß schnelle A/D-Wandler nun auch Abtastraten erlauben, die um den Faktr höher liegen als nch vr einigen Jahren und durchaus schn bei 100 MS/s (Megasamples/Sekunde), was einer Abtastfrequenz vn100 MHz entspricht, angelangt sind. Grundsätzlich erlaubt der Hardware- und Prtkll-Aufbau des PCI-Bus die Übertragung vn 32-Bit- Datenwörtern mit einer Taktfrequenz vn 33/66 MHz. Dies führt zu einem ptimalen Datendurchsatz nicht nur für meßtechnische, sndern beispielsweise auch für Vide- der High-speed SCSI-Anwendungen. Ein weiterer Vrteil ist das Plug and play -Knzept, bei dem man die installierte PCI-Zusatzkarte nicht mehr umständlich mit DIP-Schaltern bezüglich Adreßraum und Interrupts knfigurieren muß. Vielmehr wird beim Bten des Rechners das PCI-BIOS aktiviert, das alle im Rechner installierten Karten abfragt und ihre Adreßbelegungen swie Speicherplatz-Bedürfnisse festlegt. Ein eigener PCI-Chipsatz auf dem Mtherbard erledigt diese Aufgaben. Auch das Bus-Mastering-Knzept erweist sich bei der schnellen Datenübertragung als nützlich: Eine Karte kann entweder dauernd der nur für einen bestimmten Zeitraum die Kntrlle über den Datentransfer übernehmen und zielgerichtet die Weiterleitung der Daten steuern. Dies ist besnders für meßtechnische Aufgaben sinnvll, da dadurch die CPU (die ihrerseits natürlich auch als Bus-Master fungieren kann) entlastet wird. Da es sich bei den Datentransfers swhl im meßtechnischen Bereich wie auch bei anderen Applikatinen hauptsächlich um Übertragungen in bestimmte Speicherbereiche handelt, sind zwei Betriebsarten vn besnderer Bedeutung: der Memry Mde und der Real Time Mde (hier nur für meßtechnische Applikatinen betrachtet). Im Memry-Mdus digitalisieren die A/D-Wandler der Meßdatenerfassungskarte die Analgwerte und schreiben die Digitalwrte in ein eigenes RAM, das sich auch auf dieser Karte befindet. Dieser Speicher kann nun vn der CPU (der einer anderen PCI-Karte) abgefragt werden das Ganze allerdings nur nach Abschluß der A/D-Umsetzung. Mit diesem Verfahren kann man die höchsten Speicher-Transferraten erreichen, die durchaus bei über 500 MBit/s liegen können. Selbstverständlich ist die Länge der aufzuzeichnenden Datensätze abhängig vn dem zur Verfügung stehenden On-Bard-Speicher auf der PCI-Karte. Für viele Applikatinen ist diese Art der Datenerfassung weitaus übertrieben. Die Regel in der Meßtechnik zeigt jedch, daß Datenraten vn unter 1 MHz völlig ausreichend sind. Seite 17

18 Im Real Time -Mdus schreiben die A/D-Wandler ihre digitalisierten Meßdaten nicht auf ein On-Bard- Memry, sndern über den PCI-Bus entweder in den Mtherbard-Speicher der in das Memry einer anderen PCI-Karte im Rechner. Da hier die Übertragung auf dem PCI-Bus krreliert werden muß, lassen sich keine s hhen Transferraten wie im Memry-Mdus erreichen, dafür nutzt man aber die Flexibilität der beliebigen Übertragung in alle dem Rechner zur Verfügung stehenden Speicherbereiche auch Festplatten. Immerhin erreicht man bei einer 8-Bit-A/D-Wandlung in diesem Mdus nch eine effektive PCI-Bus-Übertragungsrate vn 100 MS/s. Übrigens: Den eben beschriebenen Real- Time-Mdus sllte man nur verwenden, wenn die Abtastrate kleiner ist als die maximale PCI-Bus- Übertragungskapazität vn 100 MS/s für 8-Bit-Abtast-Auflösung. Wenn sehr lange Datenströme aufzuzeichnen sind, ist der Real-Time-Mdus im Zusammenspiel mit einer schnellen SCSI-Festplatte die einzige Alternative. Will man mehrere PCI-Datenerfassungskarten in einem Rechner betreiben, ist zu berücksichtigen, daß sich die maximale Bus-Bandbreite dann auf die einzelnen Karten aufteilt, was bedeutet, daß beispielsweise beim Einsatz vn zwei PCI-Erfassungskarten in einem Rechner für jedes der beiden Bards nur die Hälfte der Übertragungskapazität zur Verfügung steht. Bustakt und Datenbreite Gegenüber den herkömmlichen Bussen weist der PCI-Bus eine ganze Reihe vn Vrteilen auf. Wesentlich ist, daß er mit Busfrequenzen vn 33, 66 und > 66 MHz swie einer Datenbreite vn 32 Bit arbeitet und smit schneller Daten zu den I/O-Karten übertragen kann. Besnders vrteilhaft ist dies z. B. bei den neuen A/D und D/A- Karten, bwhl diese ft nur im khz-bereich arbeiten. Autmatische Adress-Vergabe Alle PCI-Karten sind mit einem PLUG and PLAY" Mechanismus versehen, was eine Einstellung der I/O-Adresse per Hand (Jumper) erübrigt und mögliche Adreßknflikte vermeidet. Beim Hchfahren des Rechners vergibt das PCI-BIOS allen eingesteckten Karten autmatisch eine freie I/O-Adresse. Durch eine im Lieferumfang enthaltene Sftware (die mit jeder PCI-Karte ausgeliefert wird) kann die autmatisch vergebene I/O-Adresse erfragt werden bzw. verändert werden. Hierzu führen wir einige Tls, die Sie auf den Beispieldisketten finden werden. Mitgelieferte Treiber/Utilities - Abfrage aller eingesteckten KOLTER-PCI-Karten - Abfrage der I/O-Adressen vn KOLTER-PCI-Karten - Windws NT Treiber - Windws Treiber - Utils unter DOS - Linux-Beispiel-surce Sftware-Identifikatin Alle Karten können sftwaremäßig identifiziert werden, da diese neben einer fest eingestellten Hersteller-ID ( für KOLTER = 0x1001 ) auch über eine Prdukt-ID verfügen. Funktinsweise der Adressvergabe Alle PCI-Karten verfügen über einen 64 Byte grßen Knfiguratinsheader, in dem eine Hersteller-ID, Prdukt-ID, swie Infrmatinen enthalten sind, b die PCI-Karte Memry und/der I/O-Bereiche benötigt- und wie grß dieser Bereich sein sllte. Beim Hchfahren (bten) des Rechners, checkt das Seite 18

19 BIOS des Mtherbards alle PCI-Karten durch und verteilt systematisch freie I/O- bzw. Memry- Adressen auf den Karten. Die Adresslage jeder im PC befindlichen Karte wird als vm Mtherbard bzw. BIOS vrbestimmt und nicht, wie snst üblich, per Jumper auf der Steckkarte zwangsadressiert. Die zugeteilten Adressen werden in den dafür vrgesehenen Registern auf den PCI-Karten selber redundant zwischengespeichert. Anschließend werden die PCI-Karten entsprechend aktiviert und dekdieren sich auf den eingestellten bzw. zugewiesenen Adressraum. W ist die Kartenadresse? Jede PCI-Karte kann durch die Hersteller-ID und Prdukt-ID identifiziert werden. Unseren Karten liegt dazu ein spezielles Prgramm bei (PCI_INF.EXE), das die Infrmatinen sichtbar macht. Das Prgramm gibt flgende Infrmatinen auf dem Mnitr aus: Nr. Hersteller-ID Prdukt-ID I/O-Adresse MEM-Adresse Prdukt Nummer des PCI-Slt (nicht sichtbar) Name des Herstellers Name bzw. Nummer der Karte Hardware-Adresse, unter der die Karte angesprchen wird Basisspeicheradresse (nicht sichtbar) Name der PCI-Karte Seite 19

20 Allgemeine Adressierung unter PCI In selbstgeschriebener Sftware kann beispielsweise auch die flgende Rutine eingesetzt werden. Es handelt sich um einen allgemeinen Beispiel-Surce zur Ansteuerung vn Relais der Optkpplern der TTL-Signalen. Der Surce-Cde ist auf keine besndere Karte zugeschnitten und dient lediglich zur Erläuterung. Um das Prgramm einzubinden ist vrher ein Make-File zu bilden. MS VC++ erledigt das für Sie. PCIGETIO.EXE muss im gleichen Verzeichnis wie TEST.EXE sein. Das C-Prgramm, z. B. mit MS VC++ unter Windws 95/98: // Test-Prgramm #include <stdi.h> vid main() { unsigned lng ret; unsigned int prt; int i; lng int j; unsigned int wert; prt=ret=pcigetio(0x015); printf("die Prt-Adresse ist:%lx\n",ret); if(prt==0) exit(0); while(!kbhit()) { fr(i=0;i<16;++i) { wert=1<<i; utp(prt,wert&0xff); utp(prt+4,(wert>>8)&0xff); // Adresse hlen // abbruch wenn nicht.k. // wiederhlen bis Taste // auf Prt schreiben // dit } } } fr(j=0;j!=200000;++j); printf("%x %x \n",inp(prt),inp(prt+4)); // der Sleep(500); // auf Mnitr mitschreiben Seite 20

21 Vendr- und Prdukt ID-Infrmatinen Zur VENDOR-ID 0x1001, die exklusiv der Firma zugerdnet ist, verwenden wir für unsere PCI-Karten flgende Prdukt-IDs: Prdukt-ID: 0x0010 Hex PCI-1616 TTL I/O und für zukünftige TTL-I/O-Karten ON Prdukt-ID: 0x0011 Hex OPTO-PCI /N OPTO-PCI /P ON Prdukt-ID: 0x0012 Hex PCI-ADxx PCI-ADxx-DAC4 PCI-DAC4 PCI-ADTERM Prdukt-ID: 0x0013 Hex PCI-OPTOREL PCI-Relais ON ON Prdukt-ID: 0x0014 Hex PCI-Cunter-1, 3 x 25 bit U/D PCI-Timer ON Prdukt-ID: 0x0015 Hex PCI-DAC 416 ON Prdukt-ID: 0x0016 Hex PCI-MFB ON Prdukt-ID: 0x0017 Hex PCI-PROTO3 Der für die Eingabe der Prdukt-ID nicht benötigte vierte Schalter dient zur Umschaltung auf die gewünschte PCI-Spezifikatin: DIL-Switch 4: ON = PCI 2.2 / 2.3 Spezifikatin DIL-Switch 4: OFF = PCI 2.1 Spezifikatin ON Seite 21

22 Steckerbelegung Ansicht auf den Stecker (37pl. Sub-D Buchse an der Karte) Relais-Kntakte GND 2 DIG1 3 n.c. 4 n.c. 5 n.c. 6 n.c. 7 n.c. 8 n.c. 9 n.c. 10 n.c. 11 AGND 12 DAC V4 13 AGND 14 DAC V3 15 AGND 16 DAC V2 17 AGND 18 DAC V1 19 AGND 20 Vcc 21 DIG2 22 n.c. 23 n.c. 24 n.c. 25 n.c. 26 n.c. 27 n.c. 28 n.c. 29 AGND 30 FEED V4 31 AGND 32 FEED V3 33 AGND 34 FEED V2 35 AGND 36 FEED V1 37 AGND GND = digital Masse AGND = analg Masse FEED Vx = analg Eingang x = DAC Vx = analg Ausgang x = DIGx = digital Ausgang (0/5 V) x = Seite 22

23 Anschriften und Rufnummernverzeichnis Anschriften Pstfach 1127 Steinstraße 22 D Erftstadt D Erftstadt Rufnummern Auslandsvrwahl Inlandsvrwahl Vertrieb und Service Fax Werkstatt und Prüffeld Geschäftsleitung Internet - Service - Technik Haupt-Dmains http//www.pci-card.cm http//www.klter.de EMV-Knfrmität: Die EMV-Knfrmität gilt für industielle Einrichtungen bzw. rtsfeste Anlagen. Der Einsatz im priv. Haushalt ist auf Grund der Prüfungsvrschriften untersagt. Die elektrmagnetische Verträglichkeit wurde nach 2004/108/EG (vrmals 89/336/EWG) nachgewiesen. Flgende Fachgrundnrmen wurden bei der EMV-Prüfung angewandt: - DIN EN 61326: A1: A2:2001 (Test, Measurement, Cntrl and Labratry Equipment) - DIN EN (EMV Störaussendung - Industrie) - DIN EN (EMV Störfestigkeit - Industrie) Die kmplette EG-Knfrmitätserklärung können Sie auch unter flgender URL als PDF-Dkument herunterladen: Diese Erklärung bescheinigt die Übereinstimmung mit den genannten Richtlinien, ist jedch keine Zusicherung vn Eigenschaften im Sinne des Prdukthaftungsgesetzes. Die Sicherheitshinweise auf unserer Webseite, swie in der mitgelieferten Prduktinfrmatin sind zu beachten. Weitere Infrmatinen unter: Seite 23

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