デジタルI/Oを備えた高速カウンタ/タイマデバイス
USB-CTR シリーズ デバイスは、複数のカウンタ入力モードと同期動作をサポートします。
概要
USB-CTR シリーズ デバイスは、デジタル I/O 機能と同期した高速カウンタ/タイマー動作を提供します。8 チャンネル USB-CTR08 および 4 チャンネル USB-CTR04 は、高い周波数とスキャン速度を特徴とし、複数の計数モードをサポートし、ソフトウェアで選択可能な最大 64 ビットの解像度をサポートします。どちらのデバイスも、個別に構成可能な 8 つのデジタル I/O チャネルを提供します。
特性
1) 一般的な計数用途向けの高速パルスカウンタ。
2) 最大入力周波数 48MHz。
3) ソフトウェアで選択可能な最大 64 ビットの解像度。
4) 集約スキャン速度 8MB/秒
5) 合計、周期、パルス幅、およびタイミング カウンタ入力モードをサポートします。
6) 4 つの独立したパルス幅変調 (PWD) タイマー。
7) 8 つの構成可能なデジタル I/O チャネル。
8) デジタル入力とカウンタ入力の同期高速読み取り。
対応OS
1) Windows 11/10/7/Vista/XP 32/64 ビット
2）リナックス
カウンター I/Oh とゲーティング
USB-CTR シリーズ デバイスは、8MB/秒の総スループット レートをサポートします。USB-CTR シリーズ デバイスは、最大 64 ビットの任意の解像度に設定できるため、スタック カウンターが不要になります。これらの一般的な解像度設定では、次のストリーミング レートがサポートされています。
- 16ビット: 4MS/秒
- 32ビット: 2MS/秒
- 64ビット: 1MS/秒
各カウンタ チャネルには、カウンタ入力、カウンタ出力、およびカウンタ ゲートに対応する接続ポイントがあります。
カウンタ入力
カウンタ入力は、プログラム制御の下で非同期で読み取ることも、デジタル スキャン グループの一部としてデジタル入力と同期して読み取ることもできます。
どちらの場合も、カウンターは次のいずれかの方法で動作するように構成できます。
1) 各読み取りの後、カウンタは 0 にリセットされます。
2) カウンタはカウントアップまたはカウントダウンし、ユーザーが設定した制限値で初期値から再スタートします。カウンタ入力は、パルス発生器、リミットスイッチ、近接スイッチ、磁気センサーから直接、期間、周波数、パルス、その他のイベント駆動型の増分発生を同時に監視できます。
カウンターゲート
カウンタ ゲートは入力信号を使用して、カウンタのクリア、カウント方向の変更、またはカウントの開始/停止を行います。ドアのオプションはソフトウェアで選択可能です。
カウンタ出力
カウンタ出力は、USB-CTR シリーズ デバイスのカウンタ入力、カウンタ ゲート、デジタル入力だけでなく、外部デバイスの制御や信号の受け渡しにも使用できます。
カウンタ入力モード
USB-CTR シリーズ デバイスは、次のカウンタ入力モードをサポートします。
1) トータルモード（タイムカウンター）
2) 周期測定モード
3) パルス幅測定モード
4) タイミング測定モード
カウンタ入力モードはソフトウェアで選択可能です。一部のモードには最大制限および最小制限レジスタ値が含まれており、これらは現在のカウントに直接影響しませんが、一部のモードでは制限を設定してカウンタの動作を決定します。
各モードでは、より多くのカウンター オプションがサポートされています。
トータルモード
合計モードでは、USB-CTR デバイスは汎用カウント アプリケーション用の高速パルス イベント カウンタとして機能します。
各カウンタは、ソフトウェアで選択された最大および最小制限レジスタ値に基づいて、最大 64 ビットの任意の分解能に設定されます。カウンタは最大 48MHz の周波数入力を受け入れることができます。
カウンタ入力コネクタ (CxIn) はプライマリ入力として使用され、カウンタ ゲート コネクタ (GxGT) は次の機能を実行するために使用できます。
1) カウント方向を設定する
2) ゲート付きカウンター
3) クリア/リロードカウンター下限値
4) 特定のカウンターをトリガーしてカウントを開始します
次の合計測定モード オプションがソフトウェアで選択可能です。
1) 読み取り時にクリア: 各読み取り (同期または非同期) の後、このカウンタはクリアされます。このカウンタの値をクリアする前に、カウンタはロックされて返されます。通常はゼロクリアされますが、カウントモードによっては下限レジスタに格納された値にクリアされる場合があります。
2) 範囲制限: 上限および下限レジスタ値の設定は、機械式カウンターのリミット スイッチを模倣します。
- カウントアップ中、カウントが最大制限レジスタ値に達すると、カウンタはフリーズするか、最小制限カウントまでロールオーバーします。
- カウントダウン中、カウンターが最小制限レジスタ値に達すると、カウンターはフリーズするか、最大制限カウントまでロールオーバーします。
3) ループなし: カウンタが最大値または最小値に達すると、カウンタはフリーズします。
- カウントアップすると、上限に達するとカウンターが停止します。
- カウントダウンの場合、最小制限に達するとカウンターが停止します。
カウント方向が逆転した場合、またはカウンタに最大制限と最小制限の間の値がロードされた場合、この技術は続行されます。
4) カウントダウン: カウントダウンモードを有効にします。ゲートが方向制御用にプログラムされている場合、このモードはゲート入力の状態によって無効になります。
5) 出力イネーブル: カウンタ出力モードを有効にします。デフォルトでは、カウンタ出力は、カウンタが出力レジスタ 0 に達すると High になり、カウンタが出力レジスタ 1 の値に達すると Low になります。
6) 出力初期状態: カウンタの初期状態を High または Low に設定します。
7) 方向制御: 強力な入力コネクタ (CxIN) をパルス ソースとして使用し、カウンター ゲート コネクタ (CxGT) を方向として使用できます。デフォルトでは、カウンタは GxGT=1 (高) の場合に増加し、CxGT=0 (低) の場合に減少します。
8) ゲート: カウンタ ゲート コネクタ (CxGT) がカウンタをゲートできるようにします。デフォルトでは、CxGT 信号が High のときにカウンタが有効になります。CxGT 信号が Low の場合、カウンタは無効になりますが、カウント値は維持されます。
9) クリア/リロード: 範囲制限モードでない限り、カウントをクリアします。カウントが範囲制限モードの場合、カウンタ ゲート信号は最小制限レジスタからカウンタをロードします。
10) カウントトリガ：カウンタゲート信号が有効になると、カウンタはカウントを開始します。デフォルトでは、有効は立ち上がりエッジにあります。
周期測定モード
周期測定モードでは、USB-CTR シリーズ デバイスは 1 つのカウンタ入力 (CxIN) で任意の信号の周期を測定します。デバイスは周期を構成するクロックの数を測定し、返されるデータは常にクロックでテストされた時間です。
測定期間は、立ち上がりまたは立ち下がりのエッジからエッジまでの時間です。サイクルデータが利用可能な場合、それはラッチされ、カウンタ読み取りレートでキャプチャされます。
返されたデータは、クロックによって測定された時間に解析されます。このデータは、周期測定でカウントされたクロック間隔の数を表します。カウンタ ゲート ヘッダー (GxGT) は、カウンタをゲートするためにオプションで使用されます。
1) CxGT が High の場合、このカウンタは有効になります。
2) CxGT が Low の場合、このカウンタは無効になりますが、このカウント値は保持されます。
96MHzのシステムクロックがタイミングソースとして使用されます。ミリ秒未満から数秒までの期間を測定できます。
次の周期測定モードのオプションはオプションです。
サイクル モード: 次のサイクル モードのいずれかを選択します。
- X1: 完全なサイクルが観察されるたびに、測定が停止されます。
- X10: 10 回の完全なサイクルが観察されるたびに測定を停止しました。
- X100: 100 回の完全なサイクルが観察されるたびに、測定が停止されます。
- X1000: 1000 回の完全なサイクルが観察されるたびに、測定が停止されます。
クロック ティック サイズ: クロック ティック サイズ (または周期分解能) は、96MHz システム クロックの周期から導出される時間の単位です。4 つのカウンタ チャネル クロック スケール (20.83ns、208.3ns、2083.3ns、および 20833.3ns) が使用可能です。
パルス幅測定モード
パルス幅測定モードでは、USB-CTR シリーズはカウンタ入力信号 (CxIN) の立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまで、またはその逆の時間を測定します。エッジ検出の設定に応じて、パルス幅 Low またはパルス幅 High のいずれかが測定されます。
パルス幅測定値がカウンタからラッチされるたびに、カウンタはすぐにクリアされ、次のパルス幅測定時間のために有効になります。パルス幅測定が利用可能な場合、それらはラッチされます。
返されたデータは、クロック ティックで測定される時間に解析されます。このデータは、パルス幅測定でカウントされたクロック間隔の数を表します。
カウンター ゲート コネクタ (CxGT) は、コントローラーをゲートするためにオプションで使用されます。
- このカウンタは、CxGT が High のときに有効になります。
- CxGT が Low の場合、カウンタは無効になりますが、このカウント値は保持されます。
96MHzのシステムクロックがタイミングソースとして使用されます。測定可能なパルス幅の範囲はサブマイクロ秒から秒までです。
クロック ティック サイズ: クロック ティック サイズ (またはパルス幅分解能) は、96MHz システム クロックから導出される時間の基本単位です。4 つのカウンタ チャネル タイム スケール サイズ (20.83ns、208.3ns、2083.3ns、および 20833.3ns) が使用可能です。
計時モード
タイムキーピング モードでは、USB-CTR ファミリ デバイスは、カウンタ入力 (CxIN) 上のイベントとカウンタ ゲート (CxGT) 上のイベントの間の時間をテストします。たとえば、(エッジ検出設定に基づいて) 1 つのイベントのタイミングを、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジ、もう一方の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジ。
スレーブ カウンタがこの時間測定をラッチすると、カウンタは直ちにクリアされ、マスター チャネルの次のエッジで開始される後続の期間を受信できるようになります。
次の例では、カウンタ入力 (CxIN) とカウンタ ゲート (CxGT) の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの間の時間を測定します。フルタイム測定が行われる前に、カウンタ読み取り操作は 0 を返します。その後、タイムスケールの時間は、次の測定が終了するまでデバイスによってラッチされます。カウンタ入力チャネルの立ち上がりエッジでカウンタがクリアされ、ゲート入力の立ち下がりエッジでその時点のカウンタ出力がラッチされます。
ウォッチモードのカウンタ入力チャネルの例
返されたデータは、タイムスケールで測定された時間に解析されます。このデータは、タイミング測定におけるタイムスケール間隔の数を表します。
ティック サイズ: ティック サイズ (またはタイミング分解能) は、96MHz システム クロックから導出される時間の基本単位です。
カウンタ チャネル スケール サイズは 20.83ns、208.3ns、2083.3ns、20833.3ns の 4 つが使用可能です。
デバウンスフィルター
USB-CTR シリーズ デバイスは、特にリレー、近接スイッチ、エンコーダなどの電気機械デバイスに関連するスイッチ誘発過渡現象を除去するデバウンス回路を備えています。
すべてのデバウンス フィルタリング オプションはソフトウェアで選択可能です。デバウンス時間、デバウンス モード、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジの感度を選択できます。各チャンネルのデバウンスタイムは、500ns ～ 255.5ms の範囲で 16 種類のプログラマブルデバウンスタイムが可能です。
バッファからの信号は、デバウンス回路に入る前に反転できます。インバータは、入力の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを敏感にするために使用されます。
デバウンス フィルター モード - 整定後および整定前とデバウンス バイパスの前にトリガー
エッジ選択は、デバウンスの有無にかかわらず使用できます。この場合、デバウンス時間の設定は無視され、入力信号はインバータからカウンタ ブロックに直接送られるか、インバータをバイパスしてカウンタ ブロックに送られます。
2 つのデバウンス フィルタリング モードは、安定化後にトリガーされるものと安定化前にトリガーされるものです。どちらのモードでも、選択したデバウンス時間によって、信号がどのくらい早く変化しても認識できるかが決まります。
安定後のトリガーモード
ポストセトリング トリガ モードでは、デバウンス ブロックの出力は安定化期間に達するまで状態を変更しません。入力にはエッジがあり、デバウンス時間と同じ時間の間安定する必要があります。
安定化前のトリガーモード
安定化前トリガー モードでは、デバウンス ブロックの出力は状態をすぐに変更しますが、安定化期間が経過するまで状態は変更されません。このモードを使用してグリッチを検出します。
デバウンスフィルターモードの比較
以下の図は、両方のモードが同じ入力信号 (グリッチが発生する) をどのように解析するかを示しています。注: 安定化前トリガー モードでは、安定化後トリガー モードよりも多くのグリッチが特定されます。障害を最大限に特定するには、pypass オプションを使用します。
同じ信号を解決する 2 つのデバウンス フィルタリング モードの例
安定化モード後のトリガーは、従来のデバウンス機能に似た動作をします。つまり、グリッチを拒否し、必要な安定化期間の後にのみ状態遷移を通過させます。安定化後、トリガー モードはエンコーダやメカニカル スイッチなどの電気機械デバイスで使用され、非移動振動によるスイッチのバウンスやエンコーダの干渉を分離します。
数字I/O
USB-CTR シリーズ デバイスは、最大 8 つのデジタル I/O ラインを接続できます。デジタル I/O コネクタは、あらゆる TTL レベル入力の状態を検出できます。
プルアップ/プルダウン ジャンパ キャップ
デジタル ポートには 47K オームの抵抗があり、内部ジャンパ キャップでアンプルアップまたはプルダウンに設定できます。
未接続の入力は、デフォルトで 47K オームの抵抗を介して 0V にプルダウンされます。プルアップ/プルダウン電圧は、これらすべての抵抗で同じです。
同期カウンタとデジタル入力
USB-CTR シリーズ デバイスは、サポートされているデータ ストリーム レートでデジタル入力とカウンタ入力を同時に読み取ることができます。(「カウンター I/O とゲート」を参照)。
タイマー出力
USB-CTR シリーズ デバイスには 4 つの 32 ビット タイマー出力があります。各タイマーは、0.02235Hz ～ 48MHz の範囲の周波数でプログラム可能な幅のパルスを生成するようにソフトウェアで選択できます。より高い周波数では、タイマー出力周波数とデューティ サイクルは負荷インピーダンスと電源に依存します。
タイマーの出力レートとパルス幅はいつでも非同期的に更新できますが、そのようにするとパルス フローが非シームレスになります。
次のタイマー出力オプションはソフトウェアで選択可能です。
1) パルス周波数
2) デューティサイクル (パルス幅をパルス周期で割ったもの)
3) 生成するパルスの数。
4) タイマーが有効になってからタイマー出力が開始されるまでの時間遅延。
5) 出力のアイドル状態 (アイドル High またはアイドル Low)
期間遅延と時間遅延の範囲は両方とも 20.83ns ～ 44.739 秒です。
USB-CTRシリーズ PWMタイマーチャンネル
トリガー入力
USB-CTR シリーズ デバイスは、ソフトウェアまたはデジタル トリガ入力コネクタを使用して、外部からカウンタ データ収集をトリガできます。
デジタル トリガー入力により TTL レベルのトリガーが可能になり、20.83ns 未満の遅延が保証されます。取得は、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジ、または高レベルまたは低レベルでトリガーできます。トリガ入力はTTLロジックです。遅延は最大 1 サンプル期間です。入力信号範囲は最大 -0.5 ～ 5.5V です。ディスクリート トリガ入力の論理レベル (1 または 0) および立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジはソフトウェアで選択可能です。
外部トリガを使用する場合、トリガによりカウント取得が遅れても、スキャン開始と同時にカウンタがカウントを開始します。取得開始とカウント開始を調整するには、トリガ信号を使用して、使用中のカウンタのゲートをトリガします。スキャンを開始する前に、クリーンアップ カウンターがゲート トリガーを再設定します。
外部クロックのティック
オンボード クロックまたは外部クロック入力ヘッダーに接続された外部クロックによって、タイマー データの同期取得のペースを調整できます。
電力出力
+VO コネクタを使用して、外部デバイスまたは回路に電力を供給します。
すべての USB-CTR シリーズ デバイス接続 (カウンター出力、タイマー出力、デジタル出力、ティック クロック出力、および VO) に必要な最大合計出力電流は 240mA です。この最大値は、独自の電源を備えたほとんどのパーソナル コンピュータおよび USB ハブに適用されます。バス電源のハブやノートブック コンピューターでは、利用可能な最大出力電流が 100mA に制限される場合があります。
コンピューターが消費できる以上の電力がデバイスに必要な場合は、デバイスを独自の電源を備えたハブに接続するか、コンピューターに外部電源アダプターを接続します。
USB-CTRシリーズ OEMバージョン
OEM バージョンには、OEM および組み込みアプリケーション用のプラグ コネクタを備えたボードのみが含まれています。すべての機器は、顧客のニーズに合わせてさらにカスタマイズできます。
OEM バージョンは標準機器と同じ仕様ですが、ネジ端子の代わりにプラグ コネクタを備えた基板のみの形式で提供されます。
仕様
すべての仕様は予告なく変更される場合があります。特に指定のない限り、通常の温度は摂氏 25 度です。
カウンター
カウンタの種類: FPGA
カウンター：
USB-CTR08:8
USB-CTR04:4
各カウンタ チャネルには、対応する入力、ゲート、および出力コネクタがあります。
カウンタ入力モード：トータル、パルス幅、周期、タイミング
モードオプション: ループなし、範囲制限、読み取り時クリア、アップ/ダウン
ゲートオプション: クリア|リロード、方向制御、ゲート、カウントトリガー、モード依存
解像度: 最大 64 ビット (ソフトウェア オプション)
最大入力周波数：48MHz
デバウンス時間: 500ns ～ 25.5 秒の 16 ステップ、正または負のエッジに敏感、障害検出モードまたはデバウンス モード、ソフトウェアで選択可能。
タイムベースと精度: 96MHz (24MHz - 4x DLL (遅延ロックループ) の 30 ppm)
カウンタ読み取りビート:: 最大 4MHz の内部または外部スキャン ビート。
周期/パルス幅/タイミング分解能: 20.83ns、208.3ns、2.083us、または 20.83us。
入力タイプ (カウンター入力およびゲートコネクタ): シュミットトリガー、33 オームと 47K オームを直列にグランドにプルダウン
シュミットトリガヒステリシス(C0IN～C7INおよびC0GT～C7GT): 0.76V typ、0.4V min、1.2V max.
入力高電圧しきい値 (C0IN ～ C7IN および C0GT ～ C7GT): 1.74V typ、1.3V min、2.2V max.
入力高電圧制限 (C0IN ～ C7IN および C0GT ～ C7GT): 絶対最大値 5.5V
入力低電圧閾値（C0IN～C7IN、C0GT～C7GT）：0.98Vタイプ、最小0.6V、最大1.5V。
入力低電圧制限 (C0IN ～ C7IN および C0GT ～ C7GT): 絶対最小値 -0.5V、最小値 0V を推奨。
出力高電圧: 最小 4.4V (IOH=-50uA); 最小 3.76V (IOH=-24mA)
出力低電圧: 最大 0.1V (IOL=50uA)、最大 0.44V (IOL=24mA)
出力電流: ピンごとに最大 24mA、出力ピン全体 (カウンター出力、タイマー出力、デジタル出力、ティッククロック出力、+VO) では 240mA に制限されます。
タイマー
端子名：TMR0、TMR1、TMR2、TMR3
タイマー タイプ: カウント、周期、遅延、パルス幅レジスターを備えた PWM 出力。
出力値: デフォルト状態はアイドル ロー、パルス ハイ、ソフトウェア選択により出力が反転されます。
内部クロック周波数：96MHz
有効周波数範囲: 0.022Hz ～ 48MHz
レジスタ幅: 32ビット
高パルス幅: 最小10.42ns
低パルス幅: 最小10.42ns
出力高電圧: 最小 4.4V (IOH=-50uA)、最小 3.76V (IOH=-24mA)
出力低電圧: 最大 0.1V (IOL=50uA)、最大 0.44V (IOL=24mA)
出力電流: ピンあたり最大 24mA、すべての出力ピン (カウンター出力、タイマー出力、デジタル出力、ティック クロック出力、および +VO) の合計 240mA に制限されます。
デジタル入出力
数値タイプ: TTL
I/O数: 8
構成: 入力 (電源投入時のデフォルト) または出力としてのビットごとの構成。
プルアップ構成: このポートには、内部ジャンパ キャップを備えたプルアップまたはプルダウン (デフォルト) として構成された 47K オーム抵抗があります。
デジタル I/O 転送速度 (システムの進行状況、非同期): 1 秒あたり 33 ～ 8000 ポートの読み取り/書き込み、または通常は 1 ビットの読み取り/書き込み。
デジタル入力クロック: オンボード クロック、外部入力スキャン クロック (CLKI)。
デジタル入力トリガーソース: 外部シングルチャンネルデジタルトリガー (TRIG)
入力高電圧: 最小 2.0V、最大 5.0V
低入力電圧: 最大 0.8V、最小値 0V を推奨。
出力高電圧: 最小 4.4V (IOH=-50uA)、最小 3.76V (IOH=-24mA)
出力低電圧: 0.1V max (IOL=50uA)、0.44V max (IOL=24mA)
出力電流: ピンあたり最大 24mA、すべての出力ピン (カウンター出力、タイマー出力、デジタル出力、ティック クロック出力、および +VO) の合計 240mA に制限されます。
外部トリガー
トリガーソース：外部デジタル、TRIG端子
トリガーモード: ソフトウェアで選択可能なエッジまたはレベルに敏感、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジ、ハイまたはロー
トリガー遅延: 最大100ns
トリガーパルス幅: 最小100ns
入力タイプ: シュミット トリガー、33 オーム シリアル 47K オームでグランドにプルダウン
シュミットトリガヒステリシス: 0.76V typ、0.4V min、1.2V max
入力高電圧しきい値: 1.74V typ、1.3V min、2.2V max
入力高電圧制限: 絶対最大値 5.5V
入力低電圧閾値: 0.98V typ、0.6V min、1.5V max
入力低電圧制限: 絶対最小値 -0.5V、最小値 0V。
外部クロック入出力
端子名：CLKI CLKO
端子タイプ:
- CLKI: 入力、立ち上がりエッジで有効
- CLKO: 出力、電源投入時のデフォルトは 0V、立ち上がりエッジが有効
入力クロック周波数：最大4MHz
入力クロックパルス幅: 最小10.417ns
入力タイプ: シュミットトリガー
入力シュミットトリガヒステリシス: 0.76V typ、0.4V min、1.2V max
入力高電圧しきい値: 1.74V typ、1.3V min、2.2V max
入力高電圧制限: 絶対最大値 5.5V
入力低電圧閾値: 0.98V typ、0.6V min、1.5V max
入力低電圧制限: 絶対最小値 -0.5V、最小値 0V を推奨
出力クロック周波数：最大4MHz
出力クロックパルス幅：10.417ns
出力高電圧: 最小 4.4V (IOH=-50uA)、最小 3.78V (IOH=-24mA)
出力低電圧: 0.1V max (IOL=50uA)、0.55V max (IOL=24mA)
出力電流: ピンあたり最大 24mA、すべての出力ピン (カウンター出力、タイマー出力、デジタル出力、ティック クロック出力、および +VO) の合計 240mA に制限されます。
メモリー
FIFO：8KS
不揮発性EEPROM: 32KB (10KBファームウェアストレージ、22KBキャリブレーション/ユーザーデータ)