DAQ——模拟量输入的缓冲区大小是如何确定的

      在前面几篇有关计数器的文章中，谈到了缓冲区的概念。对于数据采集的另外两种类型，模拟量输入（AD)和模拟量输出，缓冲区的概念更为重要。

      在数据采集过程中经常遇到缓冲区重写错误，一般提示，原来采集的数据已经被重写。这样的错误与缓冲区密切相关。

      在传统DAQ中缓冲区非常明显，但是在新的DAQMX中，缓冲区的分配被隐含了，从程序框图上看不到缓冲区的概念 ，这一方面简化了编程的复杂性，对于初学者非常有利， 但是另一方面，由于不了解缓冲区的基本原理，导致采集程序的低效和错误无法处理。

      下面谈一下NI板卡模拟量缓冲区是如何确定的，这些知识在DAQMX文档中解释的非常清楚。

      输入类型任务这里指的模拟量输入，我们知道模拟量输入可以分为单点采集方式、定点采集方式和连续采集方式。

A、单点采集方式不需要分配缓冲区。
B、定点采集方式

      所谓定点采集，是由用户确定需要采样的点数，这可以通过设置Samples Per  Channel参数实现。比如每通道采集1000个采样，采集8个通道，则分配的缓冲区大小为1000×8，因此LV分配的缓冲区是足够容纳所有采样点的。

上面是定点采集的程序框图，红色箭头处表示与分配缓冲区相关的参数。

1. 图中虚拟通道VI中，物理通道参数决定了需要采集的通道数。
2. 采样模式确定了定点采集方式。
3. Samples per channel(每通道采样数）和物理通道数共同决定了缓冲区的大小，为二者的乘积关系。
4. RATE(采样率）在定点方式下与缓冲区的大小无关，采样率决定了完成所有采样所需要的时间，不影响缓冲区的大小。
5. 定点采集方式下读函数一次读取整个缓冲区， 不需要设置要读取的采样数。

C、连续采集方式

      同定点采集方式类似，连续采集方式下，LV分配的最小缓冲区等于每通道采样数X通道数，保证能容纳规定的采样数量。但是与定点采样不同，根据每通道采样数和采样速率设置不同，LV会对缓冲区进一步调整，如下表所示。连续采集方式下，缓冲区的大小不仅取决于Samples Per Channel,也取决于Sample Rate,缓冲区的大小取二者之间较大的数。

      连续采集方式缓冲区的大小与采样率相同，这是可以理解的。设想一下，在高速采样的情况下，采样速率为100万每秒，每通道采样1000个，假设为单通道采集，则1000个采样需要时间为1毫秒。如果缓冲区为1000，则必须保证1MS 读取一次，每次1000个。这对于WINDOWS操作系统，由于其非实时性，根本无法保证1MS循环一次。所以必须要扩大缓冲区的大小，才能满足要求。

      一般情况下，连续采集的缓冲区大小决定于采样速率，其分配情况如下表所示。

Sample Rate                  Buffer Size  
No rate specified            10 kS
0–100 S/s                      1 kS
100–10,000 S/s              10 kS
10,000–1,000,000 S/s     100 kS
>1,000,000 S/s               1 MS

      看一下连续采集方式下的程序框图。

1. 虚拟通道设置与定点采集相同，物理通道决定了采集的通道数。
2. 采样模式确定为连续采集方式。
3. Samples Per ChanelX通道数决定最小缓冲区的大小。
4. 采样率决定了是否调整缓冲区大小，如上述表格所示。
5. 读函数必须规定每次读取采样数，这样通过采样率和每通道采样数，就可以确定循环时间。

      不仅仅是AD采集需要缓冲区，缓冲计数方式和DA波形输出都涉及到缓冲区分配的问题。对于AD采集，为了充分利用缓冲区的内存，采用循环缓冲的方式，在以后的文章中，会专门说明循环缓冲区的工作原理。