USB-2404
4通道24位156KHz SPS同步采集
16路DI，16路DO卡
用户手册
北京新超仁达科技有限公司
20122．10
201
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一、前言 (3)
二、概述 (3)
三、产品应用 (3)
四、性能特点 (3)
五、技术参数 (4)
六、工作原理 (4)
6.1、逻辑框图 (4)
6.2、工作原理简述 (4)
6.3、触发模式 (5)
6.3.1、软启动： (5)
6.3.2、外触发： (5)
6.4、SDRAM中数据存放顺序 (5)
6.5、FIFO容量 (5)
6.6、批量数据的传输 (5)
七、信号定义 (6)
7.1、模拟输入输出引脚定义 (6)
7.2、数字量输入、输出引脚定义 (7)
7.3、ID设置：（四位拨码开关SW设置） (8)
7.4、双极性模拟量输入的电压换算 (8)
八、常用信号连接 (9)
8.1、外部模拟输入差分信号 (9)
8.2、数字量输入 (9)
8.3、数字量输出 (9)
九、软件 (10)
9.1、驱动安装 (10)
9.2、测试程序 (13)
9.3、函数调用说明 (13)
9.3.1、库中部分函数说明: (13)
9.3.2、函数调用注意事项 (18)
9.4、DLL函数全部是WINAPI调用约定的，即__stdcall接口 (18)
9.5、驱动文件 (18)
十、编程指导 (18)
10.1、VC程序编程说明 (18)
10.2、VB程序编程说明 (19)
10.3、LabVIEW程序编程说明 (20)
10.4、Delphi程序编程说明 (20)
十一、维修服务 (21)
11.1、产品完整性 (21)
11.2、维修 (21)
11.3、服务 (21)
一、前言
信息社会的发展，在很大程度上取决于信息与信号处理技术的先进性。数字信号处理技术的出现改变了信息与信号处理技术的整个面貌，而数据采集作为数字信号处理的必不可少的前期工作在整个数字系统中起到关键性、乃至决定性的作用，其应用已经深入到信号处理的各个领域中。实时信号处理、数字图像处理等领域对高速度、高精度数据采集卡的需求越来越大。ISA总线由于其传输速度的限制而逐渐被淘汰。我公司推出的基于PCI总线、USB总线等数据采集卡综合了国内外众多同类产品的优点，以及使用的便捷、稳定的性能、极高的性价比，获得多家客户的好评，是一系列真正具有可比性的产品，也是您理想与明智的选择。
衷心感谢您选用我公司的产品！
二、概述
USB-2404板是一款USB2.0总线高速、高精度4通道同步采集卡，高达24位精度、156KSPs采样率。本卡支持外触发和软件定时触发。4路模拟信号、1路外触发信号（下降沿触发）通过板上的IDC-20接头P1口输入。16路DI、16路DO通过IDC-40接头P2口输入、输出。
USB-2404模拟量输入信号采用差分输入方式进入ADC转换，AD转换结果存储在大容量存储器SDRAM （容量4M字）中。AD芯片自带差分放大器和数字滤波器。
USB-2404卡的USB主控芯片采用CYPRESS公司的CY68013A。本板是一款USB2.0总线高速、高精度数据采集板，支持热插拔，即插即用。运用现场可编程门阵列FPGA设计，提高可靠性。
出厂时提供Win98/2000/XP下驱动程序和动态链接程序（DLL）及编程指导（DEMO程序），有VB/VC/LABVIEW采集程序例程，并提供两年的质保服务。
三、产品应用
USB-2404是一款基于USB2.0总线的数据采集卡，可直接和计算机的USB口相连，构成实验室、产品质量检测中心等各种领域的数据采集、波形分析和处理系统。也可构成工业生产过程监控系统。它的主要应用场合为：
�电子产品质量检测
�医学检测
�高精度信号采集
�无相差采集
�IO控制
四、性能特点
·采用独自四片AD7765（156KHz）
·高性能,24-bitΣ-ΔADC，无丢失码
·信噪比：112db min＠156KHz；
·用户只需单5V供电（在USB口供电不足的情况下）
·双极性输入（±5V*，±10V）
·AD触发方式：软件定时触发、外触发（下降沿触发）
·高精度4.096V参考电源
·硬件自带数字滤波器
·4路模拟信号差分输入，可软件选择任意几个通道同时工作
·采样频率可软件设置（范围：1.95KHz～156.25KHz）
·
电源管理芯片，自动决定是外供电还是采用USB总线供电
·外供电源防接反保护，如果外电源接反，二极管正向导通，板载1A保险丝将起保护作用
·板载大容量存储器（4M字），支持连续采集，实现实时监控
·用户4K字节EEPROM空间，方便用户写入自己的参数
·板卡ID识别（0～15），支持一台机器插入多块USB-2404卡
·16路数字量输入，16路数字量输出。输出带锁存功能，上电自动清零
·USB2.0总线，CYPRESS FX2低功耗主控芯片
·GPIF胶链接传输数据
·提供WIN7/VISTA/2000/XP下驱动程序及动态连接库
·尺寸大小（不含外壳）：91(W)×139(L)(mm)
·*号为出厂默认设置
五、技术参数
·工作电压：5V±0.25V
·工作温度：0℃～70℃
·存储温度：-10℃～85℃
·湿度：5%～95%
六、工作原理
6.1、逻辑框图
CH1..CH4（模拟信号差分输入）16路DI16路DO
逻辑方框图
6.2、工作原理简述
USB-2404由以下功能模块组成：USB2.0总线桥电路，地址译码及数据锁存，AD转换，数据存储等功
能组成。
地址译码及数据锁存：由现场可编程门阵列FPGA芯片控制。由于是USB2.0总线，用户可以不关心具体I/O地址，直接调用我公司提供的动态连接库即可。8位数据模式，具体的IO地址由USB总控芯片解释。
AD转换：外部模拟信号由IDC-20接头P1接入，经过高速差分运算放大器，进入AD转换，AD控制时序由FPGA完成。
数据存储：AD转换的结果存储在SDRAM中。读、写数据的时序由FPGA控制。
数字IO：16路数字量输入、16路数字量输出。输出带锁存功能，且上电自动清零。
USB2.0总控芯片：负责总线通讯，胶链接传输数据时在FPGA控制下完成。CY68013当成从FIFO处理。
6.3、触发模式
6.3.1、软启动：
在这种模式下，用户配置采样频率和同步通道后，启动AD，便可进行连续不间断采样，每一通道都能达到设定的采样频率，各通道之间无相差。
6.3.2、外触发：
在这种模式下，需要接入外触发信号（下降沿有效），用户配置采样频率和同步通道后，启动AD，AD 并不马上开始工作，而是等待外触发信号下降沿到来，下降沿一到，AD马上工作。
外触发时序图如下：
被忽略
（注意：如果外触发信号的下降沿早于AD启动信号AD_Run，则此下降沿被忽略）vb编程论坛
6.4、SDRAM中数据存放顺序
本卡采用SDRAM FIFO化的技术，数据位宽为16位（D0～D15），四路模拟信号（CH1～CH4）通过AD 转换以后，结果存放在FIFO中。以四通道同时工作为例，其他依此类推。软件可任意勾选几个通道同时工作。一个通道的转换结果占用4个字节，其中数据占3个字节，1个字节的状态位。
CH1、CH2、CH3、CH4的转换结果依次存放在FIFO中的第1、2，3、4，5、6，7、8个位置，第二轮CH1、CH2、CH3、CH4的转换结果依次存放在FIFO中的第9、10，11、12，13、14，15、16个位置。。。依此类推(分两次写，一次写16bit)
4路同步的情况，CH1、CH2、CH3、CH4被同步采样；各通道之间无相差。数据交织存放。具体可参照DEMO 软件。
6.5、FIFO容量
本卡采用1片SDRAM，容量为4M字，FPGA将SDRAM FIFO化，USB主控芯片内含1K字FIFO，所以本板总的FIFO容量为：硬FIFO+软FIFO=4M字+1K字（构成海量FIFO），上位机一次读取18432个字节的数据量，该数据量能被2、3整除，分配到每个通道上的数据是一样多。
上位机是一次读取18432个字节，也可以更多或更少，但必须是512的倍数，因为USB端点2数据满512字节时，才打包提交。同时，为了上位机处理方便，一次读取的字节数最好能被（通道数×4）整除。
6.6、批量数据的传输
USB的主控芯片的端点2我们配置为批量读方式，端点0配置为控制传输，当外部FIFO（SDRAM）不
为空且USB端点2的FIFO不满，USB就自动从外FIFO中读取一个数至内FIFO中，当端点2数据满512时，就自动打包提交。
外部FIFO（SDRAM）满标志为高时，代表数据有溢出，应当停止AD，清空FIFO后，重新开始采样。否则FIFO中的数据存放顺序会被打乱。
由于USB主控芯片采用胶链接，与16位宽度的SDRAM无缝对接，但USB总线是8位位宽，所以内部有16位转成2个8位的操作，低8位在前，高8位在后。

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