DATA A ACQUISITIONA TOOLBOX. Il sistema per analisi ed acquisizioni integrate basato sulla programmazione ad oggetti è definitivamente disponibile

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1 DA A ACQUISITIONA TOOLBOX Il sistema per analisi ed acquisizioni integrate basato sulla programmazione ad oggetti è definitivamente disponibile Nel precedente articolo ho illustrato le modalità in cui il Toolbox si inserisce nell ambito dell acquisizione dei dati e quali sono gli obiettivi e i compiti che intende assolvere. Ne ho evidenziato anche i limiti. In questo articolo mi propongo di analizzare più in dettaglio la struttura con cui è stato pensato il software e di illustrare in che modo vengono sfruttate le potenzialità di MLAB. Il Data Acquisition Toolbox è costituito da tre componenti principali (figura 1): > Raccolta di M-function (funzioni in codice MLAB ): sono dedicate alla costruzione degli oggetti, all acquisizione e all invio verso un dispositivo esterno dei dati. Inoltre configurano i valori delle proprietà e valutano lo stato dell acquisizione e le risorse dell hardware; > Data acquisition engine: è una DLL che immagazzina gli oggetti e le relative proprietà che controllano l acquisizione. Èdedicata al controllo della sincronizzazione degli eventi e della memorizzazione dei dati acquisiti o in coda. Mentre l engine esegue questi compiti, MLAB può essere utilizzato per analizzare i dati. > Adattatori hardware: sono l interfaccia tra l engine e i driver hardware. Lo scopo principale dell adattatore è quello di aggiornare l engine con le proprietà del dispositivo hardware ( Tabella 1). Il Data Acquisition Toolbox fornisce adattatori per le schede audio Microsoft Windows, Hewlett- Packard E1432 e National Instruments E Series e 1200 Series. Programmazione ad oggetti Il toolbox è basato sulla tecnologia ad oggetti di MLAB e quindi ogni dispositivo è visto come un oggetto che viene creato con opportune funzioni. Gli oggetti device sono gli elementi principali del toolbox con cui si può accedere al dispositivo Figura 1 hardware. Gli oggetti possono essere di tipo analog input, analog output, digital I/O. I sottosistemi Digital I/O sono progettati per mandare o ricevere valori digitali. Questi valori vengono gestiti come singoli bit (linee) o come porte costituite da 8 linee. Gli oggetti includono una raccolta di proprietà di base che applicano a tutto l hardware supportato, come frequenza di campionamento, inizializzazioni di trigger e proprietà di canale. Per esempio, un oggetto di tipo analogic input contiene tutti i parametri necessari per eseguire tutte le funzioni di ingresso analogico. Info@Teoresi News & Notes Giugno

2 Figura 2 Figura 3 Canali e linee sono gli elementi principali con cui possono essere acquisiti o rimandati in uscita i dati. Dopo aver creato l oggetto è necessario aggiungervi linee e canali. I canali sono aggiunti ad oggetti analog input e analog output, mentre le linee sono aggiunte ad oggetti digital I/O. Un oggetto può essere visto come un contenitore di linee e canali. Le funzionalità comuni di un oggetto vengono applicate a tutti i canali e alle linee dell oggetto stesso. L oggetto creato esiste sia nel workspace di MLAB che nell engine. Per cambiare o leggere le proprietà esistono comandi di MLAB oppure è possibile invocare un interfaccia grafica con Property Editor. Il Data Acquisition Toolbox non memorizza i dati associati al Digital I/O nell engine e non gestisce il colloquio (handshaking) tramite impulsi digitali, ma si può comunque scrivere il codice che produce un tale comportamento. Gli oggetti dopo essere stati creati possono trovarsi in uno stato di Running (se l oggetto analog input sta acquisendo o se l oggetto analog output è pronto a mandare i dati in coda) e uno stato di Logging or Sending (se l oggetto analog input immagazzina nell engine o se l oggetto analog output manda i dati al dispositivo). Lo stato e le risorse disponibili possono essere valutati ogni volta che è necessario usando opportune funzioni. Le risorse di acquisizione includono l hardware installato, i driver hardware e gli adattatori. Valutazione delle risorse e dell acquisizione coinvolgono la visualizzazione di:!stato corrente dell oggetto device e canale!informazioni sull hardware!informazioni sull engine Gestione dei dati e delle risorse di memoria Il Data Acquisition Toolbox fornisce supporto per ingresso analogico, per uscita analogica e I/O digitale. Il processo di ingresso analogico coinvolge la conversione dei segnali del mondo reale da un sensore in bit che possono essere letti da un computer. Quando il Toolbox legge da una scheda ingresso analogico, esso effettivamente converte i dati in una sua rappresentazione digitale per elaborarli in MLAB. Il toolbox fa fluire i dati in MLAB in doppia precisione o nel formato nativo dell hardware di acquisizione. Questo per mette di trattare i dati come qualunque altra matrice di MLAB. Sono disponibili funzioni che permettono di memorizzare i dati su disco o in memoria mentre l oggetto input analogico è attivo. Quando i dati vengono acquisiti o mandati in uscita, devono prima essere temporaneamente salvati nella memoria del compute r. Il Data Acquisition Toolbox alloca la memoria in termini di blocchi di dati. Un Data Block è definito come la porzione più piccola di memoria che l engine può manipolare. Il numero di Data Blocks viene calcolato in 22 Info@Teoresi News & Notes Giugno 1999

3 base alla frequenza di campionamento. La memoria in byte richiesta per immagazzinare i dati dipende dal numero di canali, dal numero di campioni da immagazzinare e dal tipo di dato. I dati acquisiti vengono automaticamente convertiti in valori che rappresentano le unità ingegneristiche (volt, Newton,...). Il toolbox supporta l uso di scale lineari e offset. L uso di scale non lineari avviene tramite MLAB. Posso inizializzare unità diverse su ogni canale. Acquisizione e analisi integrate Una sessione di acquisizione dati si articola in 4 fasi (fig. 5): 1) Inizializzazione: vengono creati gli oggetti e collegati a specifici dispositivi hardware. 2) Configurazione: vengono aggiunti canali e linee e inizializzate le proprietà. 3) Esecuzione: l oggetto viene attivato al fine di effettuare quanto configurato in precedenza. 4) Fine: l oggetto non è più necessario e vengono rilasciate le aree di memoria. Lo svolgimento dei compiti di acquisizione dati è basato sugli eventi. Un evento si verifica ad un tempo specificato dopo che si è verificata una condizione. Alcuni tipi di eventi possono essere inizio e fine acquisizione/trasmissione, trigger, numero di campioni acquisiti, numero di campioni in uscita e errori. Quando si verifica un evento, l action property associata viene esaminata dall engine. Se una action function è specificata come valore per l action property, allora viene eseguita la funzione. Gli eventi possono scatenare una o più azioni come l esecuzione di una MLAB-Function specificata dall utente. Si possono mandare i dati ad un attuatore o acquisire i dati da un sensore e immagazzinarli in MLAB. Si può controllare il comportamento dell acquisizione dei dati configurando i valori delle proprietà. Acquisire i dati da un sensore comprende due passi: acquisire i dati dall hardware e salvarli nell engine. Dopodiché i dati vengono estratti dall engine e immagazzinati in MLAB o mandati al disco. Per mandare i dati ad un attuatore devo seguire due passi: i dati vengono accodati nell engine. La quantità di dati in coda dipende dalla memoria disponibile, il numero di canali di uscita e la dimensione di ogni canale. Il secondo passo è inviare all hardware i dati in coda. Mentre il Data Acquisition Toolbox importa i dati in MLAB, questi possono essere visualizzati e analizzati. Il data aquisition engine permette a MLAB di funzionare indipendentemente dal fatto che i dati siano acquisiti: l engine interrompe MLAB solo quando un particolare evento si verifica. Ad esempio possiamo utilizzare MLAB come Figura 4 Info@Teoresi News & Notes Giugno

4 Tabella 1 All Sound Cards All PC-compatible Sound cards National Instruments Boards E Series Multifunction I/O Family Product Name Bus 6110E PCI-6110E PCI 6111E PCI-6111E PCI 6070E PCI-MIO-16E-1 PCI PXI-6070E -MIO-16E E PCI-6071E PCI PXI-6071E 6060E -MIO-16E E -MIO-64E E PCI-MIO-16E-4 PCI PXI-6040E 6041E DAQCard-AI-16E-4 PCMCIA 6030E PCI-MIO-16XE-10 PCI PXI-6030E -MIO-16XE E PCI-6031E PCI PXI-6031E 6032E PCI-6032E PCI -AI-16XE E PCI-6033E PCI 6020E -MIO-16E-10 DAQPad-6020E USB 6021E -MIO-16DE E PCI-6023E PCI 6024E PCI-6024E PCI 6025E PCI-6025E PCI 6011E PCI-MIO-16XE-50 PCI -MIO-16XE-50 DAQPad-MIO-16XE-50 * Parallel 6012E DAQCard-AI-16XE-50 PCMCIA 1200 PCI-1200 PCI Lab-PC-1200, VX DAQCard-1200 PCMCIA DAQPad-1200 * Parallel Lab-PC-1200AI, XT * Not Recommended Hewlett Packard Boards HP E1432A/33A/34A HP E1432A HP E1432A with Arbitrary Source Option 1D4 HP E1433A HP E1433A with Arbitrary Source Option 1D4 HP E1434A HP E1434A with Additional Source Option 1D4 DSP Technology (Contact DSP Technology for availability of adaptor) DSPT SigLab SigLab SCSI SigLab SCSI SigLab SCSI 24 Info@Teoresi News & Notes Giugno 1999

5 Figura 5: esempio di codice per la creazione di un oggetto analog input con un canale per effettuare l acquisizione di un secondo da scheda audio di un segnale campionato a Hz. Nella figura a fianco, visualizzazione dei dati su di un grafico. oscilloscopio creando un interfaccia all interno della quale vi è una finestra grafica in cui viene visualizzato il segnale che si sta acquisendo (Fig. 2). Non solo, ma posso applicare una qualsiasi funzione MLAB al segnale in acquisizione come la FFT e aggiungere all interfaccia una finestra in cui visualizzare il segnale nel dominio della frequenza (Fig. 3). Infine un esempio di analog output può essere quello illustrato in Fig. 4, dove MLAB viene utilizzato come un generatore di segnali da mandare alla scheda audio. Quando si verifica un errore il toolbox rimanda al workspace una serie di messaggi di warning o di errore. Se l errore riguarda l hardware e non può essere gestito dal Toolbox, viene riportato un messaggio di errore di tipo external error. In conclusione il toolbox è una raccolta di M-file e MEX-function lanciabili da command line. Il toolbox permette di configurare il dispositivo esterno hardware, leggere i dati per analizzarli in MLAB e rimandarli all esterno. Nella tabella 1 sono elencati i dispositivi hardware supportati dal Data Acquisition Toolbox. Utilizzando i comandi MLAB è possibile accedere alle caratteristiche di scheda. ANDREA GUIOTTO Le vostre tesi con MLAB Titolo: Misure e a radiofrr adiofrequenza per p i tert erminali mobili GSM: aspetti norma mativi e nuove e prop oposte. Università degli Studi di Napoli Federico II, Dipartimento di misure elettriche Tesista: Paolo De Nictolis - Relatore: Prof. Ing. Massimo D Apuzzo. Panoramica sul sistema GSM. Panoramica sulla normativa ETSI riguardante il GSM. Selezione di un set di misure a radiofrequenza per la verifica di conformità di un terminale mobile GSM: algoritmi e procedure di misura. Definizione dei requisiti minimi che uno strumento deve possedere per effettuare la verifica di conformità: panoramica della strumentazione disponibile sul mercato, proposte di un banco di misura. Elaborazione di un algoritmo di misura originale dell errore di fase e frequenza di un terminale mobile GSM; onde implementare tale algoritmo, si è scelto di utilizzare MLAB, in virtù delle potenti strutture per il trattamento di segnale e la presentazione grafica dei risultati. Info@Teoresi News & Notes Giugno