【NI-DAQmx入门】多通道数据采集

1.通道扩展解释

通道扩展是扩展数据采集设备的通道以包含另一个设备的通道的过程，从而有效地创建具有更多通道的任务。当使用通道扩展时，DAQmx 自动在 DAQmx 驱动程序级别路由触发器和时钟，以便多个设备同步。为了使设备作为一个整体运行，这种同步是必要的。通道扩展是同步多个 DAQmx 设备的最简单且通常最精确的方法之一。

此外，即使使用通道扩展，多个 DAQmx 创建虚拟通道实例也可以合并到一个 DAQmx 任务中。这允许单个 DAQmx 任务包含不同的测量类型以及来自多个设备的通道。

通过多次调用DAQmx创建通道VI，能够在同一任务中创建不同测量类型的通道。要将电流读数添加到电压读数中，可以串联创建两个通道。以下屏幕截图显示了对示例“电压-连续输入”（帮助>>查找范例>>硬件输入与输出>> DAQmx >>模拟输入）的编辑，以获取电流读数和电压读数：

尽管 DAQmx 任务可以将多个通道捆绑在一起，但它通常仅限于只能访问一个硬件设备（Compact DAQ、S 系列、X 系列和 DSA 模块除外）。如果您尝试将多个设备组合到一个任务中，如下所示，您将收到此错误，因为每个设备都有自己的采样时钟，并且任务只能在一个采样时钟上计时。

相反，您应该为每个设备使用单独的 DAQmx 任务，如下所示。

排除的模块允许进行此类设置，因为 S 系列、X 系列和 DSA 模块支持模拟输入的通道扩展（请参阅下面链接的相关知识库），并且紧凑型 DAQ 机箱可以对它们包含的所有模块使用单个采样时钟。

一般规则和条件

所有设备

任务中的所有通道必须是同一类型设备的模拟输入通道（即所有 DSA 设备、或所有 S 系列设备、或所有 X 系列设备、或所有 CompactDAQ 设备），但 SC Express 除外，它可以与某些 X 系列设备或某些 DSA 设备结合使用。
输入通道名称时，请遵循物理通道的语法，例如，冒号可用于表示通道范围，逗号可用于分隔各个通道或通道范围。

PXI 设备

这些设备必须全部位于一个机箱中，并且必须在 NIMeasurement & Automation Explorer (NI MAX) 中识别该机箱。

PCIe 设备

您必须使用 RTSI 电缆来连接设备，并且必须在 MAX 中识别该电缆。

DSA 和 SC Express 设备

如果通道扩展任务仅包含 PXI-447x 设备的通道，则其中一个 PXI-447x 设备必须位于 PXI 插槽 2 中。
如果任务包括来自 PXI-4461/4462 和 PXI-447x 设备的通道，则 PXI-4461/4462 设备必须位于 PXI 插槽 2 中。
NI-DAQmx 考虑了具有某些资格的设备之间的滤波器延迟差异：
- NI 4461 和 4462 设备缺乏补偿滤波器延迟的能力。
- 对于所有其他设备，如果任务包括来自不同设备系列的通道，NI-DAQmx 将计算设备之间的滤波器延迟差异。
在单个任务中包含多个设备，让 NI-DAQmx 自动同步它们，并启用设备的触发偏差校正。通过让 NI-DAQmx 启用触发偏移校正，驱动器可以通过将触发器锁定到参考时钟来补偿跨多个设备的触发信号的偏移。它还允许设备在该时钟的后续边沿响应触发，而不是立即响应。触发偏差校正功能仅适用于 PXI Express 机箱。使用这些类型的设备，您可以扩展模拟输入或输出通道；但是，单个任务中的所有通道必须具有相同的 I/O 类型。X 系列的另一个警告是 USB 设备不能用于跨多个设备的通道扩展。

CompactDAQ 设备

所有模拟输入 CompactDAQ 模块以及大多数模拟输出和数字 I/O CompactDAQ 模块都能够将通道组合到单个 DAQmx 任务中。
单个 DAQmx 任务中涉及的所有 CompactDAQ 设备必须位于同一机箱中，除非您要在具有 9469 模块的机箱之间进行同步。您必须至少拥有 DAQmx 9.9 才能执行此操作。
任务中的所有通道必须属于同一类型（即所有模拟输入模块、所有模拟输出模块或所有数字 I/O 模块）。
任务数量受机箱、使用的模块和任务类型的限制。

但是，您可以将多个 DAQmx 创建虚拟通道实例包含到一个 DAQmx 任务中，只要它们共享相同的 I/O 类型即可。例如，您可以将电压通道与温度通道组合起来。这意味着您可以在单个 CompactDAQ 机箱或控制器内自动同步具有不同测量、不同测量范围或不同测量单位的单个任务。

通过通道扩展，您可以将不同类型的模拟输入模块（扫描、Delta-Sigma、慢采样）混合到同一任务中，并允许 NI-DAQmx 驱动程序自动为您同步它们。驱动程序选择最佳的方法来同步不同类型的模块。了解有关这些不同同步类型的更多信息。当您在单个任务中混合使用 C 系列 Delta-Sigma 模块（例如 NI 9234 和 NI 9218）时，您需要考虑设备之间的滤波器延迟。该延迟也称为输入延迟。有关设备的延迟，请参阅设备的规格手册。

从NI-DAQmx 9.9开始，您可以使用NI 9469 C系列同步模块链接多个CompactDAQ机箱或连接到CompactDAQ控制器的机箱，应用通道扩展功能使它们感觉像一个设备，并让驱动程序处理此同步自动地。NI 9469 可简化信号路由和编码，并同步扫描、慢速采样和 Delta-Sigma 模拟输入模块；数字输入模块；数字输出模块；和不同机箱拓扑中的模拟输出模块。您可以在Measurement & Automation Explorer (MAX)软件中配置NI 9469模块之间的连接

在MAX中配置NI 9469后，配置任务的过程几乎与单机箱通道扩展方法相同。

但是，在跨多个机箱使用通道扩展时，您必须考虑一些因素。任务内通道列表中的第一个通道必须位于主机箱内。主机箱由机箱连接的物理配置决定，并且必须能够向从机箱输出信号。此外，如果任务包含来自 Delta-Sigma 模块的通道，则主机箱内 Delta-Sigma 模块上的通道需要位于任务通道列表的第一个位置。

2. 同时配置差分和单端DAQmx任务

方法1：

在单个任务中组合不同的输入端子配置和测量类型（热电偶、应变仪等），如下所示。

方法2：

创建一个 for 循环并在其中调用 DAQmx Create Virtual Channel，将任务输入和任务输出端子连接到移位寄存器。然后，您需要为每个通道创建具有不同配置（最大值和最小值、输入端子配置等）的数组，并将它们连接到相应的端子。如果通道被指定为通道范围，例如Dev1/ai0:Dev1/ai4，则可以使用 DAQmx Unflatten Channel String VI将通道范围转换为通道数组，并将其连接到物理通道端子。

下面演示了使用 DAQmx 属性节点返回可为四个输入配置中的每一个配置的通道数组。

3.多通道输入范围的DAQmx采集

4.为每个通道设置交流和直流耦合

5. 为每个 AI 通道创建自定义线性刻度

6.使用外部时钟进行通道扩展

通过 PXI_Trig 线连线，您可以使用外部时钟源作为采样时钟。通道扩展负责在后台的多个设备上同时采样。此代码显示了您可以使用的典型设置，尽管在此示例中，外部时钟是从计数器提供给 PXI_Trig 线

7.多功能DAQ设备以不同速率采样通道

独立 NI-DAQmx 任务的数量，以及可使用的不同采样率的数量，由该卡可用的定时引擎的数量决定：

X系列卡，STC3芯片允许一项模拟输入任务、一项模拟输出任务和一项数字输入/输出任务。
M系列卡使用STC2芯片，允许一项模拟输入任务和一项模拟输出或数字输入/输出任务。
S系列卡采用DAQ-STC芯片，该芯片有一个专门用于模拟输入任务的定时引擎。

一般来说，如果您需要在多个通道上以不同的速率进行采样，最简单且推荐的方法是以更高的速率对所有通道进行采样，并丢弃软件中的任何其他采样。您还可以以编程方式写入模拟输出数据，这些数据看起来具有不同的速率，具体取决于您的采样方式。

在多路复用设备上，有一种方法可以管理转换时钟速率和扫描列表，以在不同通道上获取不同数量的样本。此方法的一个要求是，由于采样时钟必须从主时基向下分频，因此使用的所有采样时钟速率必须具有公约数：

理解这一点非常重要：该方法仅返回反映采样通道 1（300 kS/s）和通道 2（100 S/s）的样本数。为通道 1 生成的样本不会像通道 2 那样均匀分布。更具体地说，通道 1 将每 10 ms 读取 3 个样本，而不是按照真正的 300kS/s 采样率预期每 3.33 ms 读取 1 个样本。如下图所示：

如果无法在软件方面删除额外的样本，并且多路复用采样解决方案不可行，则可以使用其他NI 硬件来实现跨通道的多个采样率。

另一种替代解决方案是使用 Resample Waveforms (single shot).vi 对高频测量值进行重新采样。例如，用户希望在通道 0 中使用 15kHz，在通道 1 中使用 1kHz 作为采样频率。客户可以在下面的VI中使用15kHz作为<最高频率>和1kHz作为<预期频率>。

如果速率确定卡未同时采样，则最大采样率将分布在卡上的所有通道上。例如，如果上述 NI-9237 上使用的采样率在两个通道上被分割为每通道 25kS/s，则 NI-9201 将被限制为 25kS/s，而不是 50kS/s。
如果您的慢速模块具有同步输入（就像大多数慢速模块一样），则无需将模块的采样率除以模块上的通道数。每个通道将能够实现最大采样率，因此将为每个通道单独返回与仅为一个通道返回相同数量的重复样本。
某些慢速模块（即NI-9219等）对于不同类型的任务具有不同的最大采样率。这将是模块本身的示例模式属性，必须在软件中进行配置。