英创信息技术ETA104数采模块支持多种模拟信号输入方式简介

ETA104模拟数据采集模块(下文简称：ETA104模块)是基于英创公司SBC840工控应用底板、符合DM5028标准应用扩展模块。ETA104模块上的模数转换功能，采用ADS7871模拟信号转换芯片，占用ESMARC工控主板的SPI总线进行通讯，最高可实现48K的数据转换率，最大支持8路14bit模拟信号转换。同时ETA104模块集成了2路RS485，3路RS232通讯总线。

通过配置ETA104模块的模拟转换芯片的控制寄存器，可实现8路单极性信号采集，或者4路单分信号采集，或者差分/单极性混合模式采集。短接ETA104模块上的跳线器，还可以实现输入信号为4~20mA电流信号采集。

ETA104模块的模拟信号输入端是CN3，采用IDC20、2.54mm间距双排插针，如下图所示：

模拟输入端口信号定义与说明：

信号	引脚	信号
Ain1，模拟信号输入端1	1	2	GND
Ain2，模拟信号输入端2	3	4	GND
Ain3，模拟信号输入端3	5	6	GND
Ain4，模拟信号输入端4	7	8	GND
Ain5，模拟信号输入端5	9	10	GND
Ain6，模拟信号输入端6	11	12	GND
Ain7，模拟信号输入端7	13	14	GND
Ain8，模拟信号输入端8	15	16	GND
GND，公共地	17	18	GND
GND，公共地	19	20	GND

 

信号输入连接方法：

●　8路单极性信号输入：

Ain1~Ain8可作为8路独立的单极性模拟信号输入，它们均以GND作为参考地平面。输入信号电压范围是：+(0~2.5V)

●　4路差分信号输入：

Ain1-Ain2，Ain3-Ain4，Ain5-Ain6，Ain7-Ain8分别构成4路差分信号输入。输入信号电压范围是： (-2.5V)~ (+2.5V)

●　混合模式输入：

输入端口中，也可以使用差分信号输入端的任意一对或多对实现差分信号输入，其余端口仍可以用作单极性信号输入。该输入方式的输入信号电压范围，请参考单极性与差分输入方式相应参数。

通过下表，可以简明地清楚了解单极性输入与差分输入时的关系：

信号端口	单极性输入	差分输入
Ain1	模拟信号输入端1	模拟差分输入端1
Ain2	模拟信号输入端2
Ain3	模拟信号输入端3	模拟差分输入端2
Ain4	模拟信号输入端4
Ain5	模拟信号输入端5	模拟差分输入端3
Ain6	模拟信号输入端6
Ain7	模拟信号输入端7	模拟差分输入端4
Ain8	模拟信号输入端8

 

软件配置方法：

通过向A/D转换芯片ADS7871的控制寄存器Gain/Mux的低4位（M3~M0）写入配置数据，可实现各种信号输入方式的配置。

M3数据位为信号输入方式控制位：

M3=1：单极性信号输入，M2~M0为输入通道控制，选择Ain1~Ain8的任一信号输入端口。

M3=0：差分信号输入，M1~M0为输入通道控制，选择Ain1-Ain2，Ain3-Ain4，Ain5-Ain6，Ain7-Ain8所构成的任一差分输入端口。M2则用于差分输入端口的相对极性控制：

●　M2=‘0’时，Ain1、Ain3、Ain5、Ain7作为差分输入信号的‘+’极；Ain2、Ain4、Ain6、Ain8作为差分输入信号的‘-’极。

●　M2=‘1’时，Ain2、Ain4、Ain6、Ain8作为差分输入信号的‘+’极；Ain1、Ain3、Ain5、Ain7作为差分输入信号的‘-’极。

在使用时，可以调用英创公司提供的接口函数"ADS7871_ConfigREG "进行配置：

#define  ADS7818_REG_GainMux  0x4

BOOL ADS7871_ConfigREG( DWORD dwReg , DWORD dwConfigData );

接口函数参数说明：

dwReg：输入参数，需要进行配置的寄存器地址，如上定义的ADS7818_REG_GainMux，表示Gain/Gux配置寄存器，其地址为0x04。

dwConfigData：输入参数，需要写入寄存的配置数据

如：需要配置Ain1-Ain2为差分信号输入，Ain1为‘-’、Ain2为‘+’，则M3=‘0’、M2=‘1’；M1~M0=“00”，则配置数据为0x04

ADS7871_ConfigREG(ADS7818_REG_GainMux , 0x04);

4~20mA电流信号输入采集配置：

通过短接ETA104模块上的跳线器，ETA104模块的模拟信号输入可配置为4~20mA电流信号输入。单极性信号与差分输入信号均可以实现4~20mA电流信号采集。

当输入信号为4~20mA电流信号时，采用120欧姆/1%/1/10W 0603贴片采样电阻进行采样，并且一共设计了4个4芯跳线器：JP1、JP2、JP3、JP4分别对应8路模拟信号输入端口：Ain1~Ain2、Ain3~Ain4、Ain5~Ain6、Ain7~Ain8的4~20mA电流信号采集配置。跳线器引脚号排列如下图所示：

P1	P2
P3	P4

 

JP1~JP4跳线器脚号排列示意

JP1~JP4跳线器

●　跳线器短接：实现4~20mA电流信号、120欧姆电阻采样输入

●　跳线器断开：电压信号输入

4~20mA电流信号输入时，模拟输入通道与跳线器短接对应表格：

4-20mA输入端口	单极性输入方式	差分输入方式
Ain1	JP1(1-3)	JP1(1-2)
Ain2	JP1(2-4)
Ain3	JP2(1-3)	JP2(1-2)
Ain4	JP2(2-4)
Ain5	JP3(1-3)	JP3(1-2)
Ain6	JP3(2-4)
Ain7	JP4(1-3)	JP4(1-2)
Ain8	JP4(2-4)