触发模块的设计优化方案

外部输入的振动信号是连续信号，它的起始点是随机的，可能并不是系统需要的分析起始点。例如一个连续的正弦波，如果不加限制的任意采样，那么采集波形的起始点可能并不是过零点，这将影响分析处理的结果。从全局角度来看，对系统有用的信号只占整个信号域的一小部分，其余大部分是无用的信号。如果将全部信号都采集并存储起来，将给数据分析处理增加很大的代价。触发模块就是针对输入信号进行甄别限制，只有当输入信号满足设定的条件时，系统才开始启动采样动作。

PXI-11154采集模块能够设置六种触发方式：自由触发、内触发、外触发、预触发、延迟触发和系统触发。其中预触发、延迟触发不能独立使用，它们必须和自由触发、内触发、外触发这三种触发方式配合使用。PXI-11154工作时只能选择这些触发方式中的一种执行。这些触发方式最主要的区别就是触发信号的产生机制不同。

触发信号的选择电路原理图如图3-15所示。

图3-15　触发信号的选择电路原理图

图3-15中TRGMOD0和TRGMOD1两路信号能够选择触发方式，它们的对应关系如表3-4所示。

表3-4　触发方式编码表

自由触发也称为软件触发，它的触发信号直接来自计算机控制系统，即完全由软件控制触发时机。只要一发出软件命令就会产生触发动作。自由触发一般适用于调试时使用。

内触发也称为通道触发，它的触发信号来自于通道信号。内触发包括触发沿和触发电平设置。每个通道都可以独立设置相应的触发条件。内触发是一种常用的触发设置。

外触发是将外部输入的特殊信号作为触发信号。外部输入的信号一般为TTL信号。一个PXI-11154模块中只能接受一路外触发信号。(www.xing528.com)

预触发能够获取触发点之前的数据。但是预触发不能独立使用，因为它不能确定触发点，即触发时刻。它必须和自由触发、外触发和内触发三种触发方式中的一种配合使用，一般情况下预触发常与内触发配合使用。预触发的工作原理就是先将要观测触发时刻的数据长度设定正确。一旦选用预触发，在FPGA内部就启动无条件采集动作，当触发条件满足后，再根据触发点时刻往前获取预触发长度的数据。举一个例子：触发方式为内触发和预触发，总采样数据长度为100K个数据点，预触发数据长度为10K个数据点，当内触发条件满足后，通过算法可以获取触发点前面的10K个数据点，触发点后的数据长度只有90K。与预触发相反的还有延迟触发，它与预触发一样也不能独立使用，一般与内触发配合使用，延迟触发是当触发条件满足后并不立刻记录输入数据，而是延迟一段时间后才开始记录数据。延迟时间可以通过设置延迟数据长度进行设置。延迟触发可以通过软件实现。

系统触发的触发信号来自于系统同步信号。它一般用于系统中有两个以上PXI-11154模块时使用。系统触发能够保证多张模块同步采集，它的触发信号主要通过PXI背板上的信号线传输。

在旋转机械故障模式识别系统采集振动信号时，系统选用的触发方式是内触发。下面将对内触发进行重点说明。

PXI-11154总共有4个采样通道，每个通道都可以设置为内触发。内触发与通道的相关设置联系紧密。它主要涉及触发电平和触发沿两个参数的设置。触发电平最大不能超过通道当前的电压量程，触发沿分为上升沿和下降沿。例如，当前通道量程为±10V，触发电平为9.0V，触发沿为上升沿。则采集波形的触发点如图3-16所示。

图3-16　触发点的波形示意图

设置触发电平在FPGA设计中采用的是比较器，将输入电压与设定的触发电压相比较，再配合触发沿就可以进行判断。在图3-16中，触发电平为9.0V，触发沿为上升沿。根据设定条件，触发点应该是当输入信号电压有小于9.0V跳变到大于9.0V时刻。如果设定为下降沿，则触发时刻应该是输入信号电压大于9.0V跳变到小于9.0V。在FPGA内部上述过程由D触发器、比较器，多路选择开关等构成。比较器的数据宽度为8位，当触发电平设定后将通过D触发器锁存起来，然后与输入的电压值进行比较并产生比较结果，如图3-17所示。

图3-17　触发电平设置逻辑电路图

触发沿的设置如图3-15所示，在81mux多路选择器确定了触发方式后，触发沿经过一个21mux多路选择器输出触发信号。