神电测控：新品发布：国产PCIe-785xR板卡产品手册

1、平替NI-7856/7857/7858等R系列板卡，兼容LabVIEW My FPGA开发环境。

2、指标：18位16通道同步并行AI（1MS/s采样率）、16位16通道同步并行AO（1MS/s更新率）、25路双向高速DIO、8路LED指示灯、PCIe/PXIe接口、真差分、量程自由切换。

3、超大FPGA加持：K7-325T，远超传统DAQ卡；更重要的是：用户可以使用图形化LabVIEW在FPGA里面自由翱翔，实现各种采集、模型、算法、测试、锁相、3C、PID等闭环应用。

4、相比于我们之前发布的4通道250MS/s AI和2通道250MS/s AO板卡来说，PG-785xR更适合常规us量级的自动化、HIL硬件在环、高密度数采等测控类项目和仪器开发。

5、价格亲民，NI板卡价格的¼~⅓，摆脱NI FPGA RIO板卡因为高昂成本造成的困局、释放大家的开发潜能，大胆放心用。

图1：神电测控PG-785xR板卡实物图（PCIe版本）

图2：神电测控PG-785xR板卡实物图（PCIe版本）

1、性能简介

   1）模拟电压输入AI

      ADC采集通道数：16

      分辨率：18 bit

      采样率：1MS/s

      输入量程：±10V/±5V

      接线：单端/真差分

   2）模拟电压输出AO

      DAC输出通道数：16

      分辨率：16bit

      更新率：1MS/s

      输出量程：±10V/±5V

   3）双向高速数字IO（DIO）

      DIO通道数：25路

      DIO读写速率：200MHz

      DIO访问：直接FPGA读写，可接入CLK、编码器、转速计、扭矩等脉冲信号，也     可以产生高速同步、PWM等脉冲信号。

   4）8路用户LED指示灯，挂在FPGA上，支持用户自己使用LabVIEW直接编程控制

   5）3路用户按键KEY，挂在FPGA上，支持用户自己使用LabVIEW直接编程控制

   6）板卡主控芯片

      FPGA型号：Xilinx Kintex7-325T-2FFG900I工业级（可替换成国产FPGA）

      板载DDR3容量:2GB 64BIT

      板载Flash芯片型号:N25Q128A13 SPIx4

      通信接口：PCIe2.0x8

   7）板卡供电

      直流电压：12V（支持单独供电或者PCIe直接供电）

      静态电流: 0.6A

2、接口简介

图3：神电测控PG-785xR板卡接口示意图

   1）模拟电压输入AI/模拟电压输出AO接口

      接线方式：AD/DA通过VHDCI扩展线接出（赠送SCB-68-68线缆和接线盒）。

      注意：AI/AO 均为真差分方式。

   2）模拟电压ADC输入等效结构如下：

      对于差分信号：需要接入AIN+ AIN- GND（GND可以不接）

      对于单端信号：需要接入AIN+ GND（同时AIN-需要跟GND短接）

图4：模拟电压输入AI差分等效结构

   3）模拟电压DAC输出等效结构：

      对于单端输出应用：接 DAC+   GND（DAC-悬空）。

      对于差分输出应用：则接DAC+ DAC-（GND可不接）。

图5：模拟电压输出AO差分等效结构

3、模拟信号接线盒端子信号说明

图6(a)：配套的模拟信号接线盒实物图

图6(b)：配套的模拟信号接线盒实物图

表1：接线盒信号引脚定义说明

4、数字信号DIO接线端子说明

图7：PG-785xR板卡上的DIO信号（SCSI接口）

图8(a)：PG-785xR板卡推荐的DIO数字信号线缆和接线盒

图8(b)：PG-785xR板卡推荐的DIO数字信号线缆和接线盒

图9：PG-785xR板卡上的DIO数字信号引脚定义

     SCSI端口一共引出12V、GND与6对差分I/O (或者12单端I/O)；为了方便用户使用，我们将这些DIO信号对应的FPGA引脚全部拖到了LabVIEW FPGA环境下，非常直观，如图10所示，用户只需要会一点LabVIEW基础知识就可以在FPGA里面编程操作这些DIO信号了。

图10：PG-785xR板卡上的DIO数字信号所在FPGA终端下的EIO节点（一目了然）

5、模拟电压输入AI/输出AO量程控制

   拉高ADC_Range_Select/DAC_Range_Select，则模拟电压输入/输出量程为±5Vpp

   拉低ADC_Range_Select/DAC_Range_Select，则模拟电压输入/输出量程为±10Vpp

   控制ADC和DAC量程的IO引脚，可以将其拖拽到PG-785xR对应的FPGA终端下面，如图11所示。

图11：PG-785xR板卡量程控制引脚位于FPGA终端下的EIO节点

6、用户LED灯控制（共阳模式，低电平点亮）

    8路用户LED对应的FPGA引脚所在位置和LabVIEW FPGA环境下的EIO节点，如图12所示。

图12：PG-785xR板卡用户LED引脚位于FPGA终端下的EIO节点

7、PG-785xR Demo硬件测试接线实物图

图13：PG-785xR板卡Demo实验接线实物图

8、PG-785xR软件开发简介

   1）模式1（不推荐）

   直接将785xR当成传统意义上的数据采集卡DAQ，我们提供配套的Windows、Linux驱动，Windows QT、C++语言和LabVIEW上位机开发例程，如图14所示。

图14(a)：PG-785xR板卡配套的上位机开发例程（模式1-不推荐）

图14(b)：PG-785xR板卡配套的上位机开发例程（模式1-不推荐）

   2）模式2（推荐，当成类似NI FPGA R系列板卡自主开发，充分发挥FPGA的优势）

   提醒：关于LabVIEW如何开发任意第三方下位机FPGA芯片程序及其原理和开发过程，可以参考神电测控编写的《LabVIEW FPGA开发宝典》

   a)首先，启动打开LabVIEW软件，如图15所示；然后新建一个空白的LabVIEW项目，如图16所示。

图15：启动LabVIEW软件

图16：新建一个空白的LabVIEW项目

   b)右击LabVIEW项目下的“我的电脑”，选择新建“终端和设备”，如图17所示。

图17：右击新建“终端和设备”

   c)在弹出来的FPGA终端列表中找到K7家族，展开之后，找到里面的PG7856R这个终端设备，如图18所示。

图18：在设备列表中找到神电测控研发的PG7856R这块板卡

   d)然后展开FPGA终端里面的PCIe Data这个CLIP，可以看到里面封装好了FPGA跟上位机之间的PCIe传输通道，用户只需要通过LabVIEW直接访问这些通道就可以实现PCIe高速交互、数据传输和通信了，如图19所示。

图19：PG7856R我们提前封装好了PCIe传输通道

   e)同时，里面还有一个名为785x Data的CLIP节点，展开可以看到，里面就是16通道的AI和16个通道的AO，如图20所示。

图20：PG7856R我们提前封装好了模拟输入AI和模拟输出AO通道

   f)为了方便初学者入门，这里我们给大家提供了一个针对PG-785xR这块板卡出厂的LabVIEW FPGA Demo范例程序，如图21所示。我们提前将用户LED灯、量程控制IO、双向数字DIO等引脚对应的EIO节点和相关的FIFO、Memory放到这个例程里面，供大家参考。

图21：神电测控PG-785xR板卡出厂配套的LabVIEW FPGA Demo范例程序

    g）下面，我们简单验证一下Demo里面的AI采集和AO输出功能。

    先验证PG-785xR模拟电压采集功能，由于我们的信号发生器产生的信号属于单端信号，所以按照前面的端子接线说明，应该将信号发生器的正极接到模拟接线盒端子的AI+（比如ADC0正极对应的标识是2），负极接到AI-上（比如ADC0负极对应的标识是1），然后将AI-与接线盒的GND（标识是17）短接，如图22所示。如果用户测量的是类似电池这样的被测对象，那么就需要按照差分方式接入，因为电池两端是没有参考地的，二者之间的电压差可以看成是真正意义上的差分信号，那么对于电池这类原始信号，GND是不需要短接的。

图22：将信号发生器输出的单端信号接到PG-785xR配套的模拟接线盒上（AI0通道）

    接下来，打开下位机FPGA终端里面的“实验2-PCIe_DMA_16通道18位-真差分-同步并行采集-1M-FPGA-New-下降沿.vi”这个VI，如图23所示，对应的程序框图如图24所示；直接点击左上角的运行箭头即可启动编译，然后会自动下载到板卡的FPGA芯片里面运行，同时FPGA VI会进入在线前面板运行模式。

图23：打开下位机FPGA终端里面的实验2（FPGA模拟电压采集前面板）

图24：打开下位机FPGA终端里面的实验2（FPGA模拟电压采集程序框图）

    然后，打开运行“我的电脑”下面的“实验2-PCIe_DMA_18位ADC-16通道并行同步采集-真差分-PC.vi”上位机程序，如图25所示；点击前面板上的“Send”发送开始采集指令给FPGA板卡（PG-785xR），此时，可以看到上位机前面板左上角第一个波形图里面出现了正弦波，如图26所示；这是因为，我们在接线盒对应的AI0通道上接入了一个单端Sine信号，该信号频率为10KHz，峰峰值为±5V，如图27所示；将这个波形放大之后，可以看到里面每个周期的量化点数正好是100个点，因为PG-785xR模拟电压采样率是1MS/s，除以10KHz，正好就是100个点。由于ADC分辨率是有符号18位，也就是I18。

图25：打开LabVIEW项目下的实验2（模拟电压AI采集）上位机程序

图26：上位机前面板上实时显示出来PG-785xR板卡当前采集的原始波形信号

图27：因为信号发生器实际产生的正弦信号频率是10KHz（单端信号）

    h）接下来验证一下PG-785xR的AO模拟电压输出功能

    将示波器探头的正极接到模拟接线盒的34号端子上（对应DAC0通道的正极），将示波器探头的负极接到模拟接线盒的18号端子上（GND引脚），如图28所示。注意，其中模拟接线盒上的33号端子悬空不要接，这是因为我们的简易示波器探头是单端的，不是那种差分探头，所以按照前面的模拟电压输出接线方法，这里AO应该按照单端方式去接；如果大家手头有专用的差分探头，可以直接将差分探头正负极分别接到接线盒的正负极上，那么GND就不需要了。

图28：将PG-785xR板卡的模拟电压输出通道0接到示波器上（单端方式观察）

    打开下位机FPGA终端里面的“实验3-16通道16位任意波形发生器AWG-真差分-同步并行输出-FPGA.vi”这个FPGA VI，如图29所示，对应的FPGA程序框图如图30所示；直接点击左上角的运行箭头即可启动编译，然后会自动下载到板卡的FPGA芯片里面运行，同时FPGA VI会自动进入在线前面板运行模式。

图29：打开下位机FPGA终端里面的实验3（FPGA模拟电压输出前面板）

图30：打开下位机FPGA终端里面的实验3（FPGA模拟电压输出程序框图）

    然后，打开运行“我的电脑”下面的“实验3-PCIe_DMA_16位ADC-16通道并行同步输出-真差分-PC”上位机程序，如图31所示；设置好任意波形参数之后，点击前面板上的“发送参数和指令”按钮，将上位机的AWG波形数据下发给FPGA板卡（PG-785xR），如图32所示，此时，示波器上出现了一个频率为2KHz、峰峰值为±5V的Sine正弦信号，如图33所示；这是因为，上位机生成的正弦信号和三角波信号点数是500，PG-785xR板卡的AO更新率是1MS/s，所以1M/500正好就是2KHz。

图31：打开LabVIEW项目下的实验3（模拟电压AO输出）上位机程序

图32：将上位机AWG任意波形数据下发给FPGA板卡（PG-785xR）

图33(a)：PG-785xR实际生成的Sine正弦信号

图33(b)：示波器上实际观察到的PG-785xR生成的Sine信号频率为2KHz，±5V峰峰值

更多详细内容也可以观看视频演示，B站视频链接如下：

https://www.bilibili.com/video/BV1X14y1y7dW/?spm_id_from=333.999.0.0 作者：神电测控 https://www.bilibili.com/read/cv25844281/?spm_id_from=333.999.0.0 出处：bilibili