Этот пример показывает, как реализовать инициированный захват данных на основе условия триггера, заданного в программном обеспечении. Data Acquisition Toolbox предоставляет функциональные возможности для аппаратного обеспечения запуска объекта сбора данных, например, запуска сбора от устройства DAQ на основе внешнего цифрового триггерного сигнала (поднимающегося или падающего ребра). Однако для некоторых приложений желательно начать захват или регистрацию данных на основе измеряемого аналогового сигнала, что позволяет захватывать только интересующий сигнал из непрерывного потока оцифрованных данных измерения (такого как аудиозапись, когда уровень сигнала переходит определенный порог).
Пользовательский графический интерфейс (UI) используется для отображения живого графика данных, полученных в непрерывном режиме, и позволяет вам вводить значения параметров триггера для пользовательского условия триггера, которое основано на полученном уровне и наклоне аналогового входного сигнала. Захваченные данные отображаются в интерактивном пользовательском интерфейсе и сохраняются в переменной базового рабочего пространства MATLAB.
Этот пример может быть легко изменен, чтобы вместо этого использовать каналы аудио входа с поддерживаемого аудио устройства DirectSound.
Код структурирован как единый программный файл, с основной функцией и несколькими локальными функциями.
Устройство DAQ (такое как NI USB-6218) с аналоговыми входными каналами, поддерживаемое DataAcquisition
интерфейс в фоновом режиме сбора.
Внешние соединения сигналов с аналоговыми входными каналами. Данные в этом примере представляют измеренные напряжения от последовательного резистора-конденсатора (RC): общее напряжение через RC (в этом примере, подаваемом генератором функции) измеряется на канале AI0, и напряжение через конденсатор измеряется на канале AI1.
Сконфигурируйте объект сбора данных с двумя аналоговыми входными каналами и установите параметры сбора. Фоновый режим непрерывного сбора обеспечивает полученные данные путем вызова пользовательской функции обратного вызова (dataCapture), когда происходят события ScansAvailable. Таможенный графический интерфейс пользователя (UI) используется для живой приобретенной визуализации данных, и для интерактивного сбора данных на основе пользователя определил более аккуратные параметры.
function softwareAnalogTriggerCapture %softwareAnalogTriggerCapture DAQ data capture using software-analog triggering % softwareAnalogTriggerCapture launches a user interface for live DAQ data % visualization and interactive data capture based on a software analog % trigger condition. % Configure data acquisition object and add input channels s = daq('ni'); ch1 = addinput(s, 'Dev1', 0, 'Voltage'); ch2 = addinput(s, 'Dev1', 1, 'Voltage'); % Set acquisition configuration for each channel ch1.TerminalConfig = 'SingleEnded'; ch2.TerminalConfig = 'SingleEnded'; ch1.Range = [-10.0 10.0]; ch2.Range = [-10.0 10.0]; % Set acquisition rate, in scans/second s.Rate = 10000; % Specify the desired parameters for data capture and live plotting. % The data capture parameters are grouped in a structure data type, % as this makes it simpler to pass them as a function argument. % Specify triggered capture timespan, in seconds capture.TimeSpan = 0.45; % Specify continuous data plot timespan, in seconds capture.plotTimeSpan = 0.5; % Determine the timespan corresponding to the block of samples supplied % to the ScansAvailable event callback function. callbackTimeSpan = double(s.ScansAvailableFcnCount)/s.Rate; % Determine required buffer timespan, seconds capture.bufferTimeSpan = max([capture.plotTimeSpan, capture.TimeSpan * 3, callbackTimeSpan * 3]); % Determine data buffer size capture.bufferSize = round(capture.bufferTimeSpan * s.Rate); % Display graphical user interface hGui = createDataCaptureUI(s); % Configure a ScansAvailableFcn callback function % The specified data capture parameters and the handles to the UI graphics % elements are passed as additional arguments to the callback function. s.ScansAvailableFcn = @(src,event) dataCapture(src, event, capture, hGui); % Configure a ErrorOccurredFcn callback function for acquisition error % events which might occur during background acquisition s.ErrorOccurredFcn = @(src,event) disp(getReport(event.Error)); % Start continuous background data acquisition start(s, 'continuous') % Wait until data acquisition object is stopped from the UI while s.Running pause(0.5) end % Disconnect from hardware delete(s) end
Пользовательская функция обратного вызова dataCapture вызывается неоднократно, каждый раз, когда происходит событие ScansAvailable. При каждом выполнении функции обратного вызова последний полученный блок данных и временные метки добавляются к постоянному буферу данных FIFO, непрерывный полученный график данных обновляется, последние данные анализируются, чтобы проверить, удовлетворено ли условие триггера, и - после запуска захвата и получения достаточного количества данных для заданного временного интервала - захваченные данные сохраняются в переменном базовом рабочем пространстве. Захваченные данные являются N x M матрицей, соответствующей N полученным сканам данных, с временными метками в качестве первого столбца и полученными данными, соответствующими каждому каналу в качестве столбцов 2:M.
function dataCapture(src, ~, c, hGui) %dataCapture Process DAQ acquired data when called by ScansAvailable event. % dataCapture processes latest acquired data and timestamps from data % acquisition object (src), and, based on specified capture parameters (c % structure) and trigger configuration parameters from the user interface % elements (hGui handles structure), updates UI plots and captures data. % % c.TimeSpan = triggered capture timespan (seconds) % c.bufferTimeSpan = required data buffer timespan (seconds) % c.bufferSize = required data buffer size (number of scans) % c.plotTimeSpan = continuous acquired data timespan (seconds) % [eventData, eventTimestamps] = read(src, src.ScansAvailableFcnCount, ... 'OutputFormat', 'Matrix'); % The read data is stored in a persistent buffer (dataBuffer), which is % sized to allow triggered data capture. % Since multiple calls to dataCapture will be needed for a triggered % capture, a trigger condition flag (trigActive) and a corresponding % data timestamp (trigMoment) are used as persistent variables. % Persistent variables retain their values between calls to the function. persistent dataBuffer trigActive trigMoment % If dataCapture is running for the first time, initialize persistent vars if eventTimestamps(1)==0 dataBuffer = []; % data buffer trigActive = false; % trigger condition flag trigMoment = []; % data timestamp when trigger condition met prevData = []; % last data point from previous callback execution else prevData = dataBuffer(end, :); end % Store continuous acquisition timestamps and data in persistent FIFO % buffer dataBuffer latestData = [eventTimestamps, eventData]; dataBuffer = [dataBuffer; latestData]; numSamplesToDiscard = size(dataBuffer,1) - c.bufferSize; if (numSamplesToDiscard > 0) dataBuffer(1:numSamplesToDiscard, :) = []; end % Update live data plot % Plot latest plotTimeSpan seconds of data in dataBuffer samplesToPlot = min([round(c.plotTimeSpan * src.Rate), size(dataBuffer,1)]); firstPoint = size(dataBuffer, 1) - samplesToPlot + 1; % Update x-axis limits xlim(hGui.Axes1, [dataBuffer(firstPoint,1), dataBuffer(end,1)]); % Live plot has one line for each acquisition channel for ii = 1:numel(hGui.LivePlot) set(hGui.LivePlot(ii), 'XData', dataBuffer(firstPoint:end, 1), ... 'YData', dataBuffer(firstPoint:end, 1+ii)) end % If capture is requested, analyze latest acquired data until a trigger % condition is met. After enough data is acquired for a complete capture, % as specified by the capture timespan, extract the capture data from the % data buffer and save it to a base workspace variable. % Get capture toggle button value (1 or 0) from UI captureRequested = hGui.CaptureButton.Value; if captureRequested && (~trigActive) % State: "Looking for trigger event" % Update UI status hGui.StatusText.String = 'Waiting for trigger'; % Get the trigger configuration parameters from UI text inputs and % place them in a structure. % For simplicity, validation of user input is not addressed in this example. trigConfig.Channel = sscanf(hGui.TrigChannel.String, '%u'); trigConfig.Level = sscanf(hGui.TrigLevel.String, '%f'); trigConfig.Slope = sscanf(hGui.TrigSlope.String, '%f'); % Determine whether trigger condition is met in the latest acquired data % A custom trigger condition is defined in trigDetect user function [trigActive, trigMoment] = trigDetect(prevData, latestData, trigConfig); elseif captureRequested && trigActive && ((dataBuffer(end,1)-trigMoment) > c.TimeSpan) % State: "Acquired enough data for a complete capture" % If triggered and if there is enough data in dataBuffer for triggered % capture, then captureData can be obtained from dataBuffer. % Find index of sample in dataBuffer with timestamp value trigMoment trigSampleIndex = find(dataBuffer(:,1) == trigMoment, 1, 'first'); % Find index of sample in dataBuffer to complete the capture lastSampleIndex = round(trigSampleIndex + c.TimeSpan * src.Rate()); captureData = dataBuffer(trigSampleIndex:lastSampleIndex, :); % Reset trigger flag, to allow for a new triggered data capture trigActive = false; % Update captured data plot (one line for each acquisition channel) for ii = 1:numel(hGui.CapturePlot) set(hGui.CapturePlot(ii), 'XData', captureData(:, 1), ... 'YData', captureData(:, 1+ii)) end % Update UI to show that capture has been completed hGui.CaptureButton.Value = 0; hGui.StatusText.String = ''; % Save captured data to a base workspace variable % For simplicity, validation of user input and checking whether a variable % with the same name already exists are not addressed in this example. % Get the variable name from UI text input varName = hGui.VarName.String; % Use assignin function to save the captured data in a base workspace variable assignin('base', varName, captureData); elseif captureRequested && trigActive && ((dataBuffer(end,1)-trigMoment) < c.TimeSpan) % State: "Capturing data" % Not enough acquired data to cover capture timespan during this callback execution hGui.StatusText.String = 'Triggered'; elseif ~captureRequested % State: "Capture not requested" % Capture toggle button is not pressed, set trigger flag and update UI trigActive = false; hGui.StatusText.String = ''; end drawnow end
Создайте пользовательский интерфейс программно, создав рисунок, один график для живых полученных данных, один график для захваченных данных, кнопки для запуска захвата и остановки захвата и текстовые поля для ввода параметров конфигурации триггера и обновления статуса.
Для простоты рисунок и все компоненты пользовательского интерфейса имеют фиксированный размер и положение, заданные в пикселях. Для отображения высокого DPI значения положения могут потребоваться для оптимальных размерностей и размещения. Другая опция создания пользовательского интерфейса - использовать App Designer.
function hGui = createDataCaptureUI(s) %createDataCaptureUI Create a graphical user interface for data capture. % hGui = createDataCaptureUI(s) returns a structure of graphics % components handles (hGui) and creates a graphical user interface, by % programmatically creating a figure and adding required graphics % components for visualization of data acquired from a data acquisition % object (s). % Create a figure and configure a callback function (executes on window close) hGui.Fig = figure('Name','Software-analog triggered data capture', ... 'NumberTitle', 'off', 'Resize', 'off', ... 'Toolbar', 'None', 'Menu', 'None',... 'Position', [100 100 750 650]); hGui.Fig.DeleteFcn = {@endDAQ, s}; uiBackgroundColor = hGui.Fig.Color; % Create the continuous data plot axes with legend % (one line per acquisition channel) hGui.Axes1 = axes; hGui.LivePlot = plot(0, zeros(1, numel(s.Channels))); xlabel('Time (s)'); ylabel('Voltage (V)'); title('Continuous data'); legend({s.Channels.ID}, 'Location', 'northwestoutside') hGui.Axes1.Units = 'Pixels'; hGui.Axes1.Position = [207 391 488 196]; % Turn off axes toolbar and data tips for live plot axes hGui.Axes1.Toolbar.Visible = 'off'; disableDefaultInteractivity(hGui.Axes1); % Create the captured data plot axes (one line per acquisition channel) hGui.Axes2 = axes('Units', 'Pixels', 'Position', [207 99 488 196]); hGui.CapturePlot = plot(NaN, NaN(1, numel(s.Channels))); xlabel('Time (s)'); ylabel('Voltage (V)'); title('Captured data'); hGui.Axes2.Toolbar.Visible = 'off'; disableDefaultInteractivity(hGui.Axes2); % Create a stop acquisition button and configure a callback function hGui.DAQButton = uicontrol('style', 'pushbutton', 'string', 'Stop DAQ',... 'units', 'pixels', 'position', [65 394 81 38]); hGui.DAQButton.Callback = {@endDAQ, s}; % Create a data capture button and configure a callback function hGui.CaptureButton = uicontrol('style', 'togglebutton', 'string', 'Capture',... 'units', 'pixels', 'position', [65 99 81 38]); hGui.CaptureButton.Callback = {@startCapture, hGui}; % Create a status text field hGui.StatusText = uicontrol('style', 'text', 'string', '',... 'units', 'pixels', 'position', [67 28 225 24],... 'HorizontalAlignment', 'left', 'BackgroundColor', uiBackgroundColor); % Create an editable text field for the captured data variable name hGui.VarName = uicontrol('style', 'edit', 'string', 'mydata',... 'units', 'pixels', 'position', [87 159 57 26]); % Create an editable text field for the trigger channel hGui.TrigChannel = uicontrol('style', 'edit', 'string', '1',... 'units', 'pixels', 'position', [89 258 56 24]); % Create an editable text field for the trigger signal level hGui.TrigLevel = uicontrol('style', 'edit', 'string', '1.0',... 'units', 'pixels', 'position', [89 231 56 24]); % Create an editable text field for the trigger signal slope hGui.TrigSlope = uicontrol('style', 'edit', 'string', '200.0',... 'units', 'pixels', 'position', [89 204 56 24]); % Create text labels hGui.txtTrigParam = uicontrol('Style', 'text', 'String', 'Trigger parameters', ... 'Position', [39 290 114 18], 'BackgroundColor', uiBackgroundColor); hGui.txtTrigChannel = uicontrol('Style', 'text', 'String', 'Channel', ... 'Position', [37 261 43 15], 'HorizontalAlignment', 'right', ... 'BackgroundColor', uiBackgroundColor); hGui.txtTrigLevel = uicontrol('Style', 'text', 'String', 'Level (V)', ... 'Position', [35 231 48 19], 'HorizontalAlignment', 'right', ... 'BackgroundColor', uiBackgroundColor); hGui.txtTrigSlope = uicontrol('Style', 'text', 'String', 'Slope (V/s)', ... 'Position', [17 206 66 17], 'HorizontalAlignment', 'right', ... 'BackgroundColor', uiBackgroundColor); hGui.txtVarName = uicontrol('Style', 'text', 'String', 'Variable name', ... 'Position', [35 152 44 34], 'BackgroundColor', uiBackgroundColor); end function startCapture(obj, ~, hGui) if obj.Value % If button is pressed clear data capture plot for ii = 1:numel(hGui.CapturePlot) set(hGui.CapturePlot(ii), 'XData', NaN, 'YData', NaN); end end end function endDAQ(~, ~, s) if isvalid(s) if s.Running stop(s); end end end
Background operation has started. To stop the background operation, use stop. To read acquired scans, use read.
В этом примере условие триггера определяется уровнем сигнала в канале триггера и соответствующим наклоном. В зависимости от приложения и фактических получаемых данных может быть реализована фильтрация данных или более сложные триггерные условия.
function [trigDetected, trigMoment] = trigDetect(prevData, latestData, trigConfig) %trigDetect Detect if trigger condition is met in acquired data % [trigDetected, trigMoment] = trigDetect(prevData, latestData, trigConfig) % Returns a detection flag (trigDetected) and the corresponding timestamp % (trigMoment) of the first data point which meets the trigger condition % based on signal level and slope specified by the trigger parameters % structure (trigConfig). % The input data (latestData) is an N x M matrix corresponding to N acquired % data scans, with the timestamps as the first column, and channel data % as columns 2:M. The previous data point prevData (1 x M vector of timestamp % and channel data) is used to determine the slope of the first data point. % % trigConfig.Channel = index of trigger channel in data acquisition object channels % trigConfig.Level = signal trigger level (V) % trigConfig.Slope = signal trigger slope (V/s) % Condition for signal trigger level trigCondition1 = latestData(:, 1+trigConfig.Channel) > trigConfig.Level; data = [prevData; latestData]; % Calculate slope of signal data points % Calculate time step from timestamps dt = latestData(2,1)-latestData(1,1); slope = diff(data(:, 1+trigConfig.Channel))/dt; % Condition for signal trigger slope trigCondition2 = slope > trigConfig.Slope; % If first data block acquired, slope for first data point is not defined if isempty(prevData) trigCondition2 = [false; trigCondition2]; end % Combined trigger condition to be used trigCondition = trigCondition1 & trigCondition2; trigDetected = any(trigCondition); trigMoment = []; if trigDetected % Find time moment when trigger condition has been met trigTimeStamps = latestData(trigCondition, 1); trigMoment = trigTimeStamps(1); end end