NET-2412多功能采集卡
16路同步24位AD、2路测频/计数、16路DIO
用户手册
目 录
一、前言................................................................................................................................................ 4
二、概述................................................................................................................................................ 4
三、产品应用......................................................................................................................................... 4
四、性能特点......................................................................................................................................... 5
4.1、A/D采集................................................................................................................................. 5
4.2、计数/测频器........................................................................................................................... 5
4.3、数字量输入输出...................................................................................................................... 5
4.4、系统参数................................................................................................................................ 5
五、技术参数......................................................................................................................................... 6
六、工作原理......................................................................................................................................... 7
6.1、逻辑框图................................................................................................................................ 7
6.2、工作原理简述......................................................................................................................... 7
6.3、触发模式................................................................................................................................ 7
6.3.1、软触发......................................................................................................................... 7
6.3.2、外触发......................................................................................................................... 8
6.4、FIFO中数据存放顺序.............................................................................................................. 8
6.5、TCP数据的传输....................................................................................................................... 9
6.6、板卡网络连接设置方法........................................................................................................... 9
6.6.1、网络默认设置............................................................................................................... 9
6.6.2、PC机IP设置方法....................................................................................................... 10
七、信号定义....................................................................................................................................... 12
7.1、外供电源............................................................................................................................... 12
7.2、模拟输入引脚定义................................................................................................................. 13
7.3、数字量引脚定义.................................................................................................................... 14
7.4、双极性模拟量输入的电压换算............................................................................................... 14
7.5、AD采集校准.......................................................................................................................... 14
八、常用信号连接................................................................................................................................ 15
8.1、外部模拟输入差分信号.......................................................................................................... 15
8.2、数字量输入/输出.................................................................................................................. 15
8.3、测频/计数............................................................................................................................. 16
九、维修服务....................................................................................................................................... 17
9.1、产品完整性........................................................................................................................... 17
9.2、维修...................................................................................................................................... 17
9.3、服务...................................................................................................................................... 17
十、附录：产品尺寸图与实物图........................................................................................................... 18
10.1、板卡尺寸图......................................................................................................................... 18
10.2、板卡实物图......................................................................................................................... 18
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、以太网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。
二、概述NET-2412采集卡是一款基于以太网总线，高速、高精度16通道同步采集卡，高达24位精度、256KSPS采样率。支持外触发和软件触发。16路差分信号及触发信号通过板上的接线端子输入；16路的DI、DO通过P1的IDC-20弯头与外界通讯。
NET-2412模拟量输入信号采用差分输入方式进入ADC转换，AD芯片自带差分放大器和数字滤波器。
NET-2412卡是一款基于百兆以太网总线、高精度的数据采集卡，TCP有效带宽高达24Mbps；支持DHCP自动获取IP，开启DHCP功能后，把板卡和PC连到路由器上，可以免去配置IP等繁琐操作。运用现场可编程门阵列FPGA设计，提高可靠性。
出厂时提供WIN7/WIN10动态链接程序（DLL）及编程指导（DEMO程序），有VC/LABVIEW等采集程序例程，并提供两年的质保服务。
三、产品应用NET-2412是一款基于以太网总线的数据采集卡，可直接和计算机的RJ45网口相连，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：
l 声音/震动信号采集分析
l 医学检测
l 高精度信号同步采集
l 音频测试和测量
l 3相电能质量分析
l 仪器仪表和工业控制环路
l 高精度医疗脑电图（EEG）/肌电图（EMG）/心电图（ECG）
l IO控制
四、性能特点4.1、A/D采集l A/D转换器：24-bit Σ-Δ型ADC：AD7768
l 本体噪声低，通道隔离度高；
l 集成急剧滚降性能的抗混叠低通滤波器
l 低延迟sinc5滤波器；
l 差分输入范围：±10V；
l 16路AD同步采集，通道可自由勾选；
l AD触发方式：软件定时触发、外触发；
l 外触发：高、低可配置；
l 采样频率可软件设置（范围：1KHz～256KHz）；
l 支持IEPE加速器信号采集；
l 耦合方式：AC、DC；
4.2、计数/测频器l 通道数：2通道；
l 最高计数频率1MHz；
l 分辨率：32位；
l 计数方式：加法/减法；
l 计数范围：0-（232-1）；
l 测频：对计数器信号自动测量；
l 测频占空比：1%-99%；
l 测量频率范围:1Hz-1MHz；
4.3、数字量输入输出l 数字量输入输出路数：16路；
l 电平方式5V TTL ；
l 通道可任意配置切换DI/DO功能；
l 输入保护电路，输入最大电压10V；
l 单通道电流驱动能力：8mA；
4.4、系统参数l 提供WIN10/WIN7下动态连接库；
l 1路RS485；
l 板载SD卡；
l 网络带宽3MB/s（16路模拟通道全开，每个通道最大采样率65KSPS）。
l 板上开辟512字节空间，用于给用户存放信息，掉电信息不丢失。
l 尺寸大小（不含外壳）：113(W) × 152.5(L) (mm)；
五、技术参数l 供电电压：外供12V～24V；
l 工作温度：-40℃～80℃；
l 湿 度：5%～95%；
l 满载功耗：12V@0.5A；
六、工作原理
6.1、逻辑框图
16通道模拟信号差分输入 16路可配置DIO
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| 缓冲器 |
TRIG（外触发信号）
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| 2路测频/计数 |
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逻辑方框图
6.2、工作原理简述NET-2412由以下功能模块组成：以太网总线桥电路，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。由于是以太网总线，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ARM芯片解释。
AD转换：外部模拟信号AI0..15由J1～J5接线端子接入，每路信号占2个接线端子，通过运放进入ADC，AD控制时序由FPGA完成。
数据存储：AD转换的结果存储在FIFO中。读、写数据的时序由FPGA控制。
数字IO： 16路DIO可双向，输入或者输出可由软件配置，默认是输入；
6.3、触发模式6.3.1、软触发在这种模式下，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（可以上升沿、下降沿、双边沿触发，由软件配置），用户配置采样频率和同步通道后，启动AD，板卡并不马上开始采集，而是等待外触发信号到来，之后才开始采集。以下降沿触发为例子，其它类同。
下降沿外触发时序图如下：
（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）
6.4、FIFO中数据存放顺序本卡采用FPGA内部的 FIFO，数据位宽为16位(2个字节)（D0～D15），深度为8192个字。16路模拟信号（CH0～CH15）通过AD转换以后，结果存放在FIFO中。以前四通道同时工作为例，其他依此类推。一个通道的转换结果占用4个字节。CH0、CH1、CH2、CH3的转换结果依次存放在FIFO中的第0、1、2，3、4、5、6、7个位置，第二轮CH0、CH1、CH2、CH3的转换结果依次存放在FIFO中的第8、9、10、11、12、13、14、15个位置…依此类推，数据交织存放。
一个AD通道的转换结果，占用4字节（32bit），格式如下：
bit | 31～24 | 23～16 | 15～8 | 7～4 | 3～0 |
解析 | AD结果的高字节 | AD结果的中字节 | AD结果的低字节 | 通道号 | 包序号 |
6.5、TCP数据的传输
本卡数据传输采用TCP方式，来保证数据传输的可靠性。以太网和上位机定义的通讯协议如下：（详细见DEMO软件）
TCP数据释义
板卡控制命令通过TCP传输，控制命令可设置板卡内部网络参数：IP、网关、MAC地址、服务器端口号等参数。板卡出厂默认设置如下图红色方框所示（直连情况下）。
故首次进行通信时，必须将PC的IP设置为相同网段才可进行连接，否则无法建立连接，例如192.168.1.11。
6.6.2、PC机IP设置方法可以将板卡和PC直连，修改PC机IP地址为192.168.1.11；按如下步骤操作即可，进入网络核共享中心，点击“本地连接”---- 点击键“属性”---“Internet协议协议版本4（TCP/IP）---点击“属性”出现下图所示：
将PC机IP地址设置到和采集卡同一网段，如192.168.1.11；注意勿用“192.168.1.0”和“192.168.1.255”这两个特殊地址，如下图所示：
PC使用默认IP配置后，可通过默认端口号与设备进行通信，从而按需求进行设备网络信息更改。更改板卡服务器IP后，PC端IP需与板卡设置的服务器IP一致才可建立TCP连接，否则无法建立。
Win10、Win11系统在直连进行连接访问时，需注意网络防火墙的设置：打开例程询问设置时，需同时勾选使能“专用网络”与“公用网络”或禁用网络防火墙，否则无法正常进行TCP连接。
6.6.3、板卡网络设置
PC机与板卡直连的情况：用户可以根据自身需求对板卡网络参数进行修改。例程中，直接更改对应项的参数，后点击“设置网络配置”，等待几秒，重新启动上位机会自动获取更改后的网络参数，完成板卡网络参数设置。直连情况下，若开启DHCP功能，板卡上电后前6秒会向DHCP服务器申请IP地址，过大约6秒后才把IP地址等配置成默认状态，此时按“未开启DHCP功能”时的做法配置网络参数即可。
PC机与板卡接入具备DHCP功能的路由器（交换机）的情况：此时路由器（交换机）会给板卡和PC分配IP地址，PC按照罗列的序列号即可找到需访问的板卡IP地址。此时用户若想更改网络参数，可先关闭DHCP功能，再按照直连的方式配置网络参数即可。
网络复位：直连的情况下，先将K18按下，然后长按K17 2s-3s，待RJ45网络连接指示黄灯灭后松开后K18，黄灯亮后松开K17即可，会恢复成默认配置。若连接具备DHCP功能的路由器（交换机）的情况下，会自动分配IP地址，其余参数恢复配置。
七、信号定义7.1、外供电源
NET-2412正常工作需要用户外供电源,可由P5接头引入。
外供12V～24V电源，由P5绿色插头引入，输入电源极性参考板上丝印标识：
VS+：12V～24V
GND：0V（地线）
输入电源电压范围12V～24V，功率储备须大于6W。
7.2、模拟输入引脚定义
信号端子定义表
J1：10芯端子，插头上标有对应的号码。信号定义如下：
插座引脚号 | 信 号 定 义 | 插座引脚号 | 信 号 定 义 | 描述 |
1 | AI0+ | 2 | AI0- | 1、模拟输入引脚，通道0～4 2、信号方向：输入 3、信号参考平面：各差分对AIn- 3、AIn+与AIn-信号为一对差分信号，n = 0，1，2…4；分别对应5路A/D输入通道，输入信号电压范围：-10V<AIn+ - AIn- <10V |
3 | AI1+ | 4 | AI1- | |
5 | AI2+ | 6 | AI2- | |
7 | AI3+ | 8 | AI3- | |
9 | AI4+ | 10 | AI4- |
J2：10芯端子，插头上标有对应的号码。信号定义如下：
插座引脚号 | 信 号 定 义 | 插座引脚号 | 信 号 定 义 | 描述 |
11 | AI5+ | 12 | AI5- | 1、模拟输入引脚，通道5～9 2、信号方向：输入 3、信号参考平面：各差分对AIn- 4、AIn+与AIn-信号为一对差分信号，n = 5，6，7…9；分别对应5路A/D输入通道，输入信号电压范围：-10V<AIn+ - AIn- <10V |
13 | AI6+ | 14 | AI6- | |
15 | AI7+ | 16 | AI7- | |
17 | AI8+ | 18 | AI8- | |
19 | AI9+ | 20 | AI9- |
J3：10芯端子，插头上标有对应的号码。信号定义如下：
插座引脚号 | 信 号 定 义 | 插座引脚号 | 信 号 定 义 | 描述 |
21 | AI10+ | 22 | AI10- | 1、模拟输入引脚，通道10～14 2、信号方向：输入 3、信号参考平面：各差分对AIn- 4、AIn+与AIn-信号为一对差分信号，n = 10，11，12…14；分别对应5路A/D输入通道，输入信号电压范围：-10V<AIn+ - AIn- <10V |
23 | AI11+ | 24 | AI11- | |
25 | AI12+ | 26 | AI12- | |
27 | AI13+ | 28 | AI13- | |
29 | AI14+ | 30 | AI14- |
J4：10芯端子，插头上标有对应的号码。信号定义如下：
插座引脚号 | 信 号 定 义 | 插座引脚号 | 信 号 定 义 | 描述 |
31 | AI15+ | 32 | AI15- | 1、模拟输入引脚，通道15 2、信号方向：输入 3、信号参考平面：各差分对AIn- 4、AIn+与AIn-信号为一对差分信号，n = 15；分别对应1路A/D输入通道，输入信号电压范围：-10V<AIn+ - AIn- <10V 5、DGND为数字地 6、TRIG：外触发输入脚 7、CN0、CN1为计数、测频脚 8、C_IN、C_OUT为外时钟输入/输出脚 9、SY_IN、SY_OUT为同步信号SYNC输入/输出脚 |
33 | DGND | 34 | TRIG | |
35 | CN0 | 36 | CN1 | |
37 | SY_OUT | 38 | SY_IN | |
39 | C_OUT | 40 | C_IN |
J5：10芯端子，插头上标有对应的号码。信号定义如下：
插座引脚号 | 信 号 定 义 | 插座引脚号 | 信 号 定 义 | 描述 |
41 | DGND | 42 | DATA+ | 1、DGND为数字地 2、DATA+、DATA-为RS485信号 3、V+和V-为供电脚，12～24V |
43 | DATA- | 44 | V+ | |
45 | V- |
输入信号支持AC/DC耦合和IEPE加速传感器模式，可通过程序切换输入信号的耦合方式。 在使用IEPE加速传感器时，开启恒流源并配置成AC耦合方式。
7.3、数字量引脚定义P1：IDC-20插头，插头上标有对应的号码。信号定义如下：
插座引脚号 | 信 号 定 义 | 插座引脚号 | 信 号 定 义 | 描述 |
1 | DIO0 | 2 | DIO1 | 1、16路数字量输入/输出：DIO0-15 2、信号方向：输入/输出 3、信号参考平面：GND 4、信号类型：TTL
|
3 | DIO2 | 4 | DIO3 | |
5 | DIO4 | 6 | DIO5 | |
7 | DIO6 | 8 | DIO7 | |
9 | DIO8 | 10 | DIO9 | |
11 | DIO10 | 12 | DIO11 | |
13 | DIO12 | 14 | DIO13 | |
15 | DIO14 | 16 | DIO15 | |
17 | GND | 18 | GND | 数字地 |
19 | +5V | 20 | +12V | 注意：+5V、+12V是板卡往外输出的 |
7.4、双极性模拟量输入的电压换算
模拟信号转换后的24位数码为补码。此时24 位数据的最高位(DB)为符号位，“1”表示负，“0”表示正。数据与模拟电压值的对应关系为：
如果DB=0：
模拟电压值＝数据(24位) × 0.0000012949;
如果DB=1：
模拟电压值＝（数据(24位)- 16777215）× 0.0000012949;
7.5、AD采集校准由于板卡电阻网络阻值不一致等原因，板卡通常会有线性误差；可通过公式Y = K*X + B测得相当准确的电压值；其中X是测得电压值，Y是实际电压值；K约为1，B约为0。
八、常用信号连接
8.1、外部模拟输入差分信号| 信号输入连接器 |
AIN0+
＋
AIN0-
.
.
AIN15+
＋
AIN15-
外部模拟信号从绿色端子输入。
8.2、数字量输入/输出数字量输入、输出测试界面如下：（通过DIO来配置该通道作为DI还是DO，DIO的电平是TTL电平），
默认是DI方式。
DI测试方式：在DIO栏配置相应的位为DI方式，DIO0～15悬空或接入+5V，GND接0V，此时DI采集是高电平；DIO0～15和GND短接，DI采集是低电平。
DO测试方式：在DIO栏配置相应的位为DO方式，然后在DO栏配置相应位输出“1”或“0”，用万用表的直流电压档测量相应位的电压。当输出为“1”时，万用表测量相应位的电压为5V左右；当输出为“0”时，万用表测量相应位的电压为0V左右；
注意：输出不要对地线、电源短路。由于数字量输出是TTL输出，驱动能力有限，不能直接驱动继电器或电磁阀，可按以下电路来驱动继电器：
或直接购买我公司的继电器板P-805或P-806。
8.3、测频/计数两路方波信号分别从CN0、CN1接入；其中：方向和计数模式可以配置。软件界面如下：
可以直接得到待测信号的占空比、频率、计数器的值。如果已知齿数，还能转换成转速。
如果测频波动有点大，则可以设定测多个测频周期取平均。
8.4、多卡同步实现方法
连接好板卡和采集的信号后，首先给每块卡配置相同采样频率，并且都使用同一个外触发TRIG作为触发源，保证触发方向相同；点击‘开始采集’按钮，这时板卡不立即开始采集，待触发信号到来后，多块板卡便同时启动采集，实现多卡同步采集效果；连接示意图如下：
| 外触发信号TRIG |
| 卡1 |
| |||
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