USB4711A使用手册.docx

1、USB4711A使用手册1. 介绍1.1 概述USB-4711A系列包括即插即用数据采集模块，因此无需再打开您的计算机机箱来安装板卡。仅需插上模块，便可以采集到数据，简单高效。USB-4711A是给任何带有USB端口的计算机增加测量和控制能力的最佳途径。它通过USB端口获得所有所需的电源，因此无需连接外部的电源。USB-4711A在一块卡上包含了所有的数据采集功能，如：16路AI，2路AO，8路DI，8路DO，1路32位计数器，其中A/D数据采集为12位。USB-4711A板卡如图1.1所示。图1.1 USB-4711A板卡1.2 I/O 接口USB-4711A 配有插入式螺丝端子接口，因此连

2、接模块时无需另外准备端子板或电缆。1.3 针脚定义图1.2为USB-4711A 上五个10针I/O 接口的针脚定义。两个接地参考AGND 和DGND 的用途不同，因此应分开使用。不要将两者进行连接。表1.1为I/O 接口信号的描述。图 1.2 I/O 接口针脚定义表 1.1 I/O 接口信号描述信号名参考方向描 述AIAGND输入模拟量输入通道0 15。AO0/AO1AGND输出模拟量输出通道0/1。AGND-模拟量输入输出接地DIDGND输入数字量输入通道。DODGND输出数字量输出通道。DGND-数字量接地。GATEDGND输入A/D 外部触发门。将GATE 连接至+5 V 将禁用外部触发

3、信号的输入。EXT _TRGDGND输入A/D 外部触发。此针脚为A/D 转换的外部触发信号。低- 高沿将触发A/D转换。EVT_INDGND输入外部事件输入通道。P_OUTDGND输出脉冲输出通道1.4 模拟量输入连接USB-4711A支持16 路单端/8路差分输入。每个输入通道都可通过软件方式进行选择。1.4.1 单端通道连接单端输入配置只为每个通道提供1根信号线，且被测电压（Vm）是以公共地为参考的线缆电压。没有接地端的信号源称为“浮动信号源”。将单端通道连接至浮动信号源尤为简单。在这种模式下，USB-4711A 为外部浮动信号源提供一个参考地。图1.3为浮动信号源与USB-4711A的

4、1个输入通道的单端通道连接。图1.3 单端输入通道连接1.4.2 差分输入连接差分输入为每个通道提供两根信号线，两根信号线之间的电压差是可测量的。在USB-4711A中，当所有通道都配置为差分输入，最多可有8个模拟通道。如果信号源的一侧连接到地面，信号源作为参考地。因此，信号源的地与板卡地将形成不完全相同的电压。地面之间的电压差异，形成了一个共模电压(Vcm )。为了避免共模电压引起的接地回路噪声的影响，您可以连接到低输入信号地面。注：在差分输入模式，输入通道n应使用通道n +1。（N =0,2,4. 14）图1.4为 USB-4711A的1个输入通道的差分输入通道连接。图1.4 差分输入通道

5、连接1.5 模拟量输出连接（电压）USB-4711A提供了2个模拟量输出通道，即AO0和AO1。图1.5 为USB-4711A的模拟量输出通道连接。图1.5 模拟量输出通道连接1.6 触发源连接1.6.1 内部脉冲触发连接USB-4711A提供了2个16-bit计数器，可以连接至1个10MHz 时钟。计数器0负责输入通道的事件计数。计数器1是1个16-bit定时器，用于脉冲触发。计数器1输出的上升沿信号（低高）将触发USB-4711A的A/D 转换。1.6.2 外部触发源连接除脉冲触发以外，USB-4711A还为A/D 转换提供了外部触发。将GATE信号连接至+5VDC 源时，外部触发功能即被

6、禁用。断开与+5VDC源的连接即可启用外部触发功能。2. 研华设备驱动应用研华Windows设备驱动是动态链接的。以下列出了开发应用时必需的文件：3. 函数参考3.1 USB系列函数支持列表3.1.1 Device 函数组DRV_DeviceOpen DRV_DeviceCloseDRV_DeviceGetFeaturesDRV_DeviceGetPropertyDRV_DeviceSetProperty3.1.2 模拟量输入函数组DRV_AIConfigDRV_AIGetConfigDRV_AIBinaryInDRV_AIScaleDRV_AIVoltageInDRV_AIVoltageIn

7、ExpDRV_MAIConfigDRV_MAIVoltageInDRV_MAIVoltageInExpDRV_MAIBinaryIn3.1.3 模拟量输出函数组DRV_AOConfigDRV_AOScaleDRV_AOBinaryOutDRV_AOVoltageOut3.1.4 数字量输入/输出函数组AdxDioGetCurrentDoPortsStateAdxDioReadDiPortsAdxDioWriteDoPortsDRV_DioReadBitDRV_DioWriteBitDRV_DioReadPortByteDRV_DioWritePortByteDRV_DioReadPortWor

8、dDRV_DioWritePortWordDRV_DioReadPortDwordDRV_DioWritePortDwordDRV_DioGetCurrentDOBitDRV_DioGetCurrentDOByteDRV_DioGetCurrentDOWord3.1.5 Counter 函数组DRV_CounterEventStartDRV_CounterEventReadDRV_CounterReset4. 使用函数函数描述函数部分包括模拟量输入函数，模拟量输出函数，数字量输入函数，数字量输出函数等等。研华的每个函数都将以如下形式出现：status = FUNCTION_Name （para

9、meter 1, parameter 2,. , parameter n）（n0），每个函数都会返回一个状态，表明函数执行成功还是失败（保存在status变量中）。Status (Value)结 果UNSUCCESS (0)遇到错误，函数执行失败SUCCESS (=0)函数执行成功Status是一个4字节的整型变量，在DRIVER.H里被定义。4.1 设备函数组进行所有I/O 操作时，必须首先调用DRV_DeviceOpen，通过设备号(Device Number)打开设备得到设备句柄，以使用户访问该设备，然后调用一系列函数执行相应的功能。结束操作时，调用DRV_DeviceClose关闭设备

10、，释放由DRV_DeviceOpen分配的资源，基本流程如图4.1所示。图4.1 设备函数组应用流程Device Number (Type： Unsigned Long，Size： 4 bytes)指定要进行I/O操作的设备，即要打开的设备的设备号。设备号在Advantech Device Manager中初始化设备的时候分配。比如“000：Advantech DEMO I/O=1H”，这个设备的设备号就为000，用户可以直接在DRV_DeviceOpen函数中指定要打开的设备号，也可以通过调用DRV_SelectDevice 函数打开一个对话框选择需要的设备，从而取得相应的设备号。DRV_D

11、eviceOpen 和 DRV_DeviceClose 函数 DRV_DeviceOpen 打开设备号(Device Number)指定的设备。在I/O操作中，其它函数执行前必须先调用此函数。与之对应，DRV_DeviceClose 函数用来关闭设备。Driver Handle (Type： Long，Size： 4 bytes) 指向的缓存保存了设备的设置信息。函数DRV_DeviceOpen返回句柄(Driver Handle)，其它进行I/O相关操作的函数使用该句柄来指定设备。Error Code(Type： Unsigned Long，Size： 4 bytes) 驱动函数返回错误代码

12、(Error Code)来表明函数执行是否成功。当返回代码非零时，函数执行失败。DRV_GetErrorMessage函数 DRV_GetErrorMessage函数通过错误代码获取出错信息。 4.1.1 DRV_DeviceOpenLRESULT DRV_DeviceOpen (ULONG DeviceNum，LONG * DriverHandle );用途：通过指定的设备号（DeviceNum）来打开一个已经安装的设备，返回设备句柄DriverHandle以备后续操作。与指定设备相关的所有操作都必须使用指向该设备的句柄（DriverHandle) ，所以用户在使用与设备所分配资源相关的任何

13、一项操作，如DIO、AO、AI等之前，必须先调用此函数。参数：返回值：1. SUCCESS：执行成功。2. LoadLibraryFailed：动态链接库装载失败，请尝试重新安装驱动程序。3. MemoryAllocateFailed：驱动程序内部内存分配失败。4. ConfigDataLost：从注册表获取设备配置信息失败，这些信息可能已经丢失，请尝试重新安装驱动程序。5. GetProcAddressFailed：无法获得驱动程序函数地址，请尝试更新驱动程序。注意事项：与设备所分配资源相关的任何一项操作，如DIO、AO、AI等，执行完毕后，用户必须调用DRV_DeviceClose函数来释

14、放由该设备通过DRV_DeviceOpen 分配的资源，为设备再次操作做好准备。4.1.2 DRV_DeviceClose LRESULT DRV_DeviceClose ( LONG * DriverHandle );用途：关闭由设备句柄 DriverHandle 指向的设备，释放为该设备分配的资源。所有与设备分配资源相关的操作，如：DIO、AO、AI等完成后需要关闭该设备，以释放由函数 DRV_DeviceOpen 为该设备分配的资源。参数：返回值：1. SUCCESS：执行成功。2. InvalidDriverHandle：设备句柄 DriverHandle 为 NULL。4.2 模拟量

15、输入函数组软件方式： 该组函数通过软件命令触发数据转换。设备驱动为单通道和多通道数据采集分别提供了不同的函数，两种数据采集都是一次完成。可以使用软件定时器来周期性地调用这些函数，对单通道或多通道周期性地进行采样。对于大块数据的连续高速采样，可以采用中断或DMA传输方式。单通道采样：DRV_AIConfig 函数为指定通道设置输入值范围。如果在运行期需要改变输入值范围，则需要再次调用DRV_AIConfig函数。DRV_AIVoltageIn函数读取输入通道当前电压值。设备驱动通过函数DRV_AIBinaryIn读取输入通道的当前二进制值，DRV_AIScale函数可以把它转化成电压值。4.2.

16、1 DRV_AIConfigLRESULT DRV_AIConfig (LONG DriverHandle, LPT_AIConfig lpAIConfig );用途：在设备句柄 DriverHandle 指向的设备上，通过设置 GainCode来配置指定AI（Analog Input）通道(Channel)的电压输入范围。参数：在 lpAIConfig 指向的结构 PT_AIConfig 中保存的参数包括：所要设置的通道 (DasChan) 和 GainCode (DasGain)。返回值：1. SUCCESS：执行成功。2. InvalidDriverHandle：设备句柄 DriverH

17、andle 为 NULL。3. InvalidChannel：指定的通道 (chan of lpAIConfig) 超出有效范围。4. InvalidGain：GainCode (DasGain of lpAIConfig) 超出有效范围。5. CardTypeIDNotSupported：驱动无法识别DriverHandle 指向的设备，请更新驱动程序。注：PT_AIConfig Typedef struct tagPT_AIConfig USHORT DasChan; USHORT DasGain; PT_AIConfig，* LPT_AIConfig;函数 DRV_AIConfig使用到

18、PT_AIConfig。成员描述:gain code列表Gain Code输入电压范围410V05V12.5 V21.25 V30.625V4.2.2 DRV_AIVoltageInLRESULT DRV_AIVoltageIn (LONG DriverHandle,LPT_AIVoltageIn lpAIVoltageIn );用途：在设备句柄 DriverHandle 指向的设备上，读取指定AI（Analog Input）通道的电压值。参数：此函数等同于依序调用 DRV_AIBinaryIn 与 DRV_AIScale。在 lpAIVoltageIn 指向的结构 PT_AIVoltageI

19、n 中保存的参数包括：采样通道 (chan)、GainCode (gain)、触发模式 (TrigMode) 和返回电压值 (voltage)。返回值：1. SUCCESS：执行成功。2. InvalidDriverHandle：设备句柄 DriverHandle 为 NULL。3. DataNotReady：使用外部触发模式时（TrigMode 为 1），在特定时间内，驱动没有检测到外部触发信号。4. AIConversionFailed：使用内部触发模式时（TrigMode 为 0），在特定时间内，设备未准备好数据。5. InvalidChannel：指定的通道 (chan of lpAI

20、VoltageIn) 超出有效范围。6. CardTypeIDNotSupported：驱动无法识别DriverHandle 指向的设备，请更新驱动程序。注：PT_AIVoltageIn typedef struct tagPT_AIVoltageIn USHORT chan; USHORT gain; USHORT TrigMode; FLOAT *voltage; PT_AIVoltageIn，* LPT_AIVoltageIn;函数 DRV_AIVoltageIn使用到PT_AIVoltageIn 。成员描述：4.2.3 DRV_AIBinaryInLRESULT DRV_AIBinar

21、yIn ( LONG DriverHandle, LPT_AIBinaryIn lpAIBinaryIn );用途：在设备句柄 DriverHandle 指定的设备上，读取指定AI（Analog Input）通道的当前二进制值，函数DRV_AIScale 可用来将原始数据换为相应的电压值。参数：在 lpAIBinaryIn 指向的结构 PT_AIBinaryIn 中保存的参数包括：所要设置的通道 (chan)、触发模式 (TrigMode) 和返回的原始数据 (reading)。返回值：1. SUCCESS：执行成功。2. InvalidDriverHandle：设备句柄 DriverHand

22、le 为 NULL。3. DataNotReady：使用外部触发模式时（TrigMode 为 1），在特定时间内，驱动没有检测到外部触发信号。4. AIConversionFailed：使用内部触发模式时（TrigMode 为 0），在特定时间内，驱动检测到数据没有做好准备。5. InvalidChannel：指定的通道 (chan of lpAIBinaryIn) 超出有效范围。6. CardTypeIDNotSupported：驱动无法识别DriverHandle 指向的设备，请更新驱动程序。注：PT_AIBinaryIn typedef struct tagPT_AIBinaryIn U

23、SHORT chan; USHORT TrigMode; USHORT *reading; PT_AIBinaryIn，* LPT_AIBinaryIn; 函数 DRV_AIBinaryIn使用到PT_AIBinaryIn。 成员描述：4.2.4 DRV_AIScaleLRESULT DRV_AIScale (LONG DriverHandle， LPT_AIScale lpAIScale );用途：把二进制原始数据（通常得自函数DRV_AIBinaryIn）转换为相应的电压值，或用户需要的其它模拟量值。参数：在 lpAIScale 指向的结构 PT_AIScale 中保存的参数包括：最大输入

24、模拟量值（MaxVolt）、最大计数值（MaxCount）、零点偏移量（offset）、输入数字量值（reading）和返回模拟量值（voltage）。返回值：1.SUCCESS：执行成功。2.AIScaleFailed：输入参数有误，致转换无法进行。注：PT_AIScale Typedef struct tagPT_AIScale USHORT reading; FLOAT MaxVolt; USHORT MaxCount; USHORT offset; FLOAT *voltage; PT_AIScale，* LPT_AIScale;函数DRV_AIScale使用到PT_AIScale。成

25、员描述：4.3 模拟量输出函数组该组函数实现模拟量输出的功能。采样方式分为单通道，多通道同步输出，及DMA方式的波形输出等。软件方式：单通道单次转换DRV_AOVoltageOut函数用于电压输出：DRV_AOVoltageOut 函数接收到一个浮点电压值，并把它转化成二进制数写入模拟量输出通道来改变电压输出值。电压输出范围取决于Advantech Device Manager 中DA参考电压的设置。在运行态可以调用DRV_AOConfig 函数改变电压范围的设置。设备驱动也提供了二进制数据输出函数DRV_AOBinaryOut，函数接收到二进制数值并把它写入模拟量输出通道。先通过DRV_AO

26、Scale 函数可以把想得到的模拟量输出值转换成二进制数，再通过函数DRV_AOBinaryOut 输出。 4.3.1 DRV_AOConfigLRESULT DRV_AOConfig( LONG DriverHandle, LPT_AOConfig lpAOConfig );用途：在设备句柄 DriverHandle 指向的设备上，改变所指定AO(Analog Output)通道的输出范围默认配置 (未调用本函数前，AO通道的输出范围默认参考的是用户在研华设备管理器 Advantech Device Manager 的设置数据，这个数据保存在注册表Registry中)。本函数改变的配置数据只

27、是执行时的暂存信息，保存在注册表的配置数据并没有被改变。参数：在 lpAOConfig 指向的结构 (PT_AOConfig) 中保存的参数包括指定通道(chan) ，指定参考源(RefSrc) ，参考电压上限(MaxValue)和参考电压下限 (MinValue)。返回值： 1. SUCCESS：执行成功。 2. InvalidDriverHandle：设备句柄 DriverHandle 为 NULL。 3. InvalidChannel：指定的通道号(chan of lpAOConfig)超出有效范围。4. CardTypeIDNotSupported：驱动无法识别DriverHandle

28、 指向的设备，请更新驱动程序。 5. FunctionNotSupported：DriverHandle 指向的设备不支持本功能，请参阅相关硬件手册。注：PT_AOConfig typedef struct tagPT_AOConfig USHORT chan; USHORT RefSrc; FLOAT MaxValue; FLOAT MinValue; PT_AOConfig，* LPT_AOConfig;函数DRV_AOConfig使用到PT_AOConfig。成员描述：4.3.2 DRV_AOVoltageOutLRESULT DRV_AOVoltageOut( LONG DriverH

29、andle， LPT_AOVoltageOut lpAOVoltageOut );用途：在设备句柄 DriverHandle 指向的设备上，以设置浮点型的电压值，来改变指定 AO (Analog Output) 通道的输出状态。参数：此函数等同于依序调用 DRV_AOScale 与 DRV_AOBinaryOut。在 lpAOVoltageOut 指向的结构 PT_AOVoltageOut 中保存的参数包括：指定的AO通道(chan)和所要设置的浮点型电压值(outputValue)。返回值： 1. SUCCESS：执行成功。 2. InvalidChannel：指定的通道号(chan of

30、lpAOVoltageOut)超出有效范围。 3. InvalidDriverHandle：设备句柄 DriverHandle 为 NULL。 4. InvalidAnalogOutValue：设置的输出值 (OutputValue) 超出硬件支持的范围，请参阅相关硬件手册正确设置。 5. FunctionNotSupported：DriverHandle 指向的设备不支持本功能，请参阅相关硬件手册。 6. CardTypeIDNotSupported：驱动无法识别DriverHandle 指向的设备，请更新驱动程序。注：PT_AOVoltageOut typedef struct tagPT_AOVoltageOut USHORT chan; FLOAT OutputValue; PT