本采集卡分为模拟信号区和数字控制区两大部分

模拟信号采集部分

信号从左侧的DB37接入，通过保护与滤波电路进入16路采样保持器，在控制逻辑的作用下，再将信号送到多路开关，通过多路开关的选择将单路信号送到前置放大器，前置放大器将信号进行阻抗匹配，驱动A/D转换器，A/D转换的结果串行输出，送到高速光电转换器从而完成模拟部分的全部功能，将采集结果送入信号处理端，实现光电隔离的同步采集功能。前置放大器的控制、多路开关的控制、16路采样保存器的控制、A/D转换控制的控制器等都通过模拟部分的综合控制逻辑实现。本系统中，采用SPI技术实现数字部分对模拟部分的控制，仅仅使用非常少的光电耦合器就实现了模拟与数字的隔离，隔离电压最高可达3000V，因此，本板适合于工业现场应用，特别是电力系统领域的应用。

在模拟区，电源是通过数字区的＋5伏电源通过DC-DC变换实现，用户不需要外接模拟电源，为现场应用提供了方便； 模拟部分的信号输入通过DB37接头输入，接触可靠，使用方便。 模拟信号的输入量程一般有两种，一种是+/-5伏，另一种是0－10伏模式，用户可以通过板上的跳线自由设置。有特殊需要的用户，本公司可以按照用户的要求进行配置，从而满足用户的要求。

数字控制部分

数字控制部分以DSP为中心，主要有以下6个部分：

1、CPU部分：本板采用MOTOROLA公司的高速DSP芯片DSP56F803,主频得到80MHz，具有快速的运算能力与各种丰富的资源，单片实现通讯、控制、程序存储与数据存储等功能。

2、PCI接口部分：通过双口RAM，连接PCI桥，实现PCI总线的高速采集功能

3、USB接口部分：通过USB桥，连接USB总线，实现USB总线的高速采集功能

4、A/D转换接口部分：与A/D转换的接口包括A/D转换的控制逻辑、A/D串行到并行转换逻辑，以及A/D转换结果读取的逻辑等。

5、与GPS模块的同步控制与通信部分：本系统采用MOTOROLA M12定时器模块，该模块具有高精度的定时功能，定时精度可以达到25纳秒。本系统正是通过该模块实现异地同步采集功能。与GPS定时模块的接口电路包括主电源部分；后备电源；电平转换；通讯接口；高速采集时钟；高速采集与GPS的同步锁相；与标准232接口逻辑等。

6、系统扩展部分：为了使本系统具有更广的应用，本系统设计了三种扩展接口，一个是并行总线扩展，相应输出由JP1接口；第二路是232接口，将GPS模块的串行口通过电平转换输出，便于通过PC对GPS模块进行调试；另一路是CAN总线接口，由J5接口。并行接口将DSP的16位输出总线引出，还有地址总线、控制总线等，便于本系统进行各种功能扩展，如通道扩展为32通道模拟量，32通道的数字量，模拟量输出扩展等。CAN总线输出扩展，便于一些现场的高定时采集要求。

本系统的工作过程：

1、 上电后，板上DSP进入准备采集状态，同时通过双口RAM监视PCI总线发送的命令、通过USB桥监视来自USB总线的命令，一旦接收到任何乙方的同步采集命令，就开始高速同步采集过程；

2、 无论是PCI总线的命令，还是USB总线的采集命令，都包括采样通道数及采样频率这两个参数，DSP接收到采样开始命令后，首先清除内部数据内容，启动同步采集逻辑，同步采集逻辑在GPS的PPS（PULSE PER SECOND）信号控制下产生与采样频率相同的采集脉冲，该采集脉冲序列的第一脉冲与PPS信号的上升延同步。同步采集脉冲经过驱动后，一方面通过光电耦合器控制采样保存芯片进入保持状态，另一方面该脉冲对DSP产生一个中断，让DSP进入中断采集模式，DSP进入该中断后，开始对16通道进行轮流采集，采集完成16通道后，DSP控制采样保持逻辑进入采集状态，外部信号有同时进入采样保存器。如此对每个采集脉冲进行处理，实现高速同步采集功能 。

3、 在DSP响应采集脉冲的中断过程中，同时还有一个串行口中断任务在执行，GPS模块每隔1秒回从串行口输出154个字节的串行数据，该数据送到DSP的串行口，DSP对该数据进行采集，并将该数据与实时采集的数据同步输出，从而实现采集的绝对定时。GPS输出的串行口数据包括当前的经度、纬度、年、月、日、时、分、秒、纳秒、可视卫星数、跟踪卫星数、温度等信息。

4、 由于数据采集过程与串行口通讯数据是异步的，当采集到数据，却没有通讯数据时，就填充无效数据0x1000，否则就填充串行口的有效数据；当串行口有数据，而采集数据没有时，就缓存通讯数据，在后续的采集数据时刻到，再依次输出。 驱动程序的数据输出通道数为模拟通道数＋2，如要求10个模拟量通道数据采集，则应该设置通道数＝12；如要求16个通道的模拟量采集，就设置通道数＝18；第一个通道存放的是数据点顺序号，时间为10秒，每隔10秒时间，该计数器自动清零，然后逐步计数；第二个通道为通讯数据序列，当该数据为字节数据（0－255）时，表示为串行口数据序列，当该数据为0x1000(=4096)时，表示为无效的填充数据。