數(shù)據(jù)采集與總線技術(shù)

前言

人類的日常生活、生產(chǎn)活動(dòng)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)都離不開測(cè)試和信息采集。測(cè)試和信息采集簡(jiǎn)單地說就是獲取信息，是人們?cè)趯?shí)際工作中對(duì)被檢測(cè)對(duì)象的物理、化學(xué)、工程技術(shù)等方面的參量和數(shù)值信息進(jìn)行提取的過程。由于信息本身不具備傳輸、交換的功能，只能通過一定的手段和方法將信息轉(zhuǎn)化為可知的信號(hào)。信息采集系統(tǒng)在確定了信息采集原理和測(cè)量方法之后，就需要設(shè)計(jì)、組成信息采集測(cè)量系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)中所處理信號(hào)類型的不同，信息采集測(cè)量系統(tǒng)可分為模擬式和數(shù)字式兩種測(cè)量系統(tǒng)。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，越來越多的信息采集系統(tǒng)采用數(shù)字式系統(tǒng)，因而把信息采集又叫作數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集就是將被測(cè)對(duì)象（外界、現(xiàn)場(chǎng)）的各種參量（可以是物理量，也可以是化學(xué)量、生物量等）通過各種傳感元件進(jìn)行適肖轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E，最后送到控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或存儲(chǔ)記錄的過程。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，控制器～般由微處理器、計(jì)算機(jī)承擔(dān)。微處理器、計(jì)算機(jī)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在數(shù)據(jù)采集和處理過程中，CPU對(duì)采集的控制和數(shù)據(jù)的傳送都是通過總線或接口來實(shí)現(xiàn)的，總線接口在數(shù)據(jù)采集中的作用是顯而易見的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與普及，數(shù)據(jù)采集技術(shù)將具有廣闊的發(fā)展前景。基于計(jì)算機(jī)總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也是電子測(cè)量的一個(gè)極其重要的手段，是計(jì)算機(jī)用于電子測(cè)量的一個(gè)重要領(lǐng)域?；谟?jì)算機(jī)總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。

內(nèi)容概要

本書從數(shù)據(jù)采集理論與實(shí)際相結(jié)合的角度出發(fā)，首先介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本概念、組成、主要性能指標(biāo)、模擬A/D轉(zhuǎn)換電路以及系統(tǒng)軟硬設(shè)計(jì)理論，然后針對(duì)計(jì)算機(jī)總線接口技術(shù)在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的重要作用，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線、PCI總線、USB串行總線、IEEE 1394高性能總線、I2C總線、IEEE-488、VXI等總線進(jìn)行了詳細(xì)介紹。最后給出了一些總線在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中應(yīng)用的設(shè)計(jì)實(shí)例。內(nèi)容新穎，貼近實(shí)用。    本書比較詳細(xì)地介紹了各個(gè)總線應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí)，所選內(nèi)容較新，且選用目前比較流行的集成電路進(jìn)行實(shí)例分析，軟硬件并重，既介紹硬件電路的設(shè)計(jì)原理，又介紹軟件的設(shè)計(jì)思路。    本書既可作為高等院校電子技術(shù)、通信、計(jì)算機(jī)及自動(dòng)化專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的《數(shù)據(jù)采集》和《計(jì)算機(jī)總線接口技術(shù)》課程的教材，又可作為電子設(shè)計(jì)與應(yīng)用類工程技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

第1章 數(shù)據(jù)采集概論  1.1 數(shù)據(jù)采集的基本概念  1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本組成  1.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)  1.4 數(shù)據(jù)采集的理論知識(shí)    1.4.1 信息論基礎(chǔ)知識(shí)    1.4.2 信息的描述    1.4.3 微弱信號(hào)檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)    1.4.4 采樣理論  1.5 模擬通道電路設(shè)計(jì)    1.5.1 集成運(yùn)算放大器的種類及作用    1.5.2 測(cè)量放大電路    1.5.3 有源濾波器    1.5.4 頻率合成器電路  1.6 模擬A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)    1.6.1 模擬多路開關(guān)    1.6.2 采樣/保持電路    1.6.3 A/D轉(zhuǎn)換器  1.7 數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)    1.7.1 磁表面存儲(chǔ)器記錄原理    1.7.2 磁盤存儲(chǔ)器    1.7.3 數(shù)字磁帶機(jī)    1.7.4 光盤存儲(chǔ)器    1.7.5 IC集成存儲(chǔ)器  1.8 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)    1.8.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則    1.8.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)    1.8.3 誤差的合成與分配    1.8.4 總線在數(shù)據(jù)采集中的作用  1.9 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)    1.9.1 程序設(shè)計(jì)方法    1.9.2 程序設(shè)計(jì)語言    1.9.3 程序設(shè)計(jì)的過程    1.9.4 系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計(jì)  習(xí)題第2章 計(jì)算機(jī)總線接口概論　2.1 微處理器發(fā)展概述　2.2 微機(jī)的組成　　2.2.1 微機(jī)系統(tǒng)的組成　　2.2.2 微機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)　2.3 微機(jī)總線與接口標(biāo)準(zhǔn)　　2.3.1 總線概念　　2.3.2 總線標(biāo)準(zhǔn)　　2.3.3 接口標(biāo)準(zhǔn)　2.4 總線的分類　　2.4.1 按總線功能或信號(hào)類型分類　　2.4.2 按總線的分級(jí)結(jié)構(gòu)分類　2.5 總線的主要性能參數(shù)　2.6 總線操作和總線傳送控制　　2.6.1 總線操作　　2.6.2 總線傳送控制　2.7 I/O與接口技術(shù)　　2.7.1 I/O接口概述　　2.7.2 I/O數(shù)據(jù)的傳輸控制方式　　2.7.3 接口設(shè)計(jì)與分析基本方法　　2.7.4 總線接口設(shè)計(jì)的工程問題　　2.7.5 總線接口比較　　2.7.6 總線接口軟、硬件之間的關(guān)系　2.8 系統(tǒng)總線　　2.8.1 ISA總線　　2.8.2 EISA總線　　2.8.3 PC104總線　　2.8.4 STD總線　習(xí)題第3章 PCI總線　3.1 PCI總線概述　3.2 PCI總線特點(diǎn)　3.3 PCI總線信號(hào)　3.4 PCI插槽和PCI擴(kuò)展卡　　3.4.1 PCI插槽　　3.4.2 PCI插卡　3.5 PCI總線命令　3.6 PCI總線協(xié)議　　3.6.1 PCI總線的傳輸控制　　3.6.2 PCI總線的尋址　　3.6.3 字節(jié)對(duì)齊　　3.6.4 PCI總線的驅(qū)動(dòng)與過渡　　3.6.5 設(shè)備選擇　3.7 PCI總線數(shù)據(jù)傳輸過程 　　3.7.1 總線上的讀操作　　3.7.2 總線上的寫操作　　3.7.3 傳輸?shù)慕K止過程　3.8 總線仲裁　3.9 PCI總線配置　　3.9.1 配置空間頭區(qū)域及功能 　　3.9.2 配置空間的訪問　3.10 PCI總線應(yīng)用實(shí)例　習(xí)題第4章 USB串行總線及其應(yīng)用第5章 IEEE 1394高性能串行總線及其應(yīng)用第6章 I2C總線及其應(yīng)用第7章 IEEE488總線及VXI卡式儀器總線第8章 Protel99在總線與接口設(shè)計(jì)中的應(yīng)用第9章 基于總線技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

在科研、生產(chǎn)和日常生活中，模擬量的測(cè)量和控制是經(jīng)常的。為了對(duì)溫度、壓力、流量、速度、位移等物理量進(jìn)行測(cè)量和控制，都要先通過傳感器把上述物理量轉(zhuǎn)換成能模擬物理量的電信號(hào)（即模擬電信號(hào)）再將模擬電信號(hào)經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字量，送入計(jì)算機(jī)，這就是數(shù)據(jù)采集。它是計(jì)算機(jī)在監(jiān)測(cè)、管理和控制一個(gè)系統(tǒng)的過程中取得原始數(shù)據(jù)的主要手段。數(shù)據(jù)采集就足將被測(cè)對(duì)象（外界、現(xiàn)場(chǎng)）的各種參量（可以是物理量，也可以是化學(xué)量、生物量等）通過各種傳感元件進(jìn)行適當(dāng)轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E，最后送到控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或存儲(chǔ)記錄的過程?？刂破饕话阌捎?jì)算機(jī)承擔(dān)。所以說計(jì)算機(jī)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理。用于數(shù)據(jù)采集的成套設(shè)備稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS．Data Acquisition System)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)總離不開數(shù)據(jù)采集問題，它是了解被控對(duì)象的一種必要手段。進(jìn)一步而言，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也是電子測(cè)量的一個(gè)極其有用的手段，是計(jì)算機(jī)用于電子測(cè)量的一個(gè)重要標(biāo)志。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與普及，數(shù)據(jù)采集技術(shù)將有更廣闊的發(fā)展前景。

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內(nèi)容新穎，貼近實(shí)用，《數(shù)據(jù)采集與總線技術(shù)》比較詳細(xì)地介紹了各個(gè)總線應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí)，所選內(nèi)容較新，且選用目前比較流行的集成電路進(jìn)行蠻例分析，軟硬件并重，既介紹硬件電路的設(shè)計(jì)原理，又介紹軟件的設(shè)計(jì)思路。

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