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USB-DIO6400 Users Manual (Rev 1.0)
USB-DIO6400 User’s Manual
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목
차
1.
Introduction
2.
USB-DIO6400 내부 블록도
3.
보드 설명 3.1 외형도 3.2 커넥터 핀 맵 3.2.1 USB 커넥터 : JP1 3.2.2 D-SUB 37Pin Socket : J6 3.2.3 D-SUB 37Pin Plug : J2
3.3 디지털 입력 회로 3.4 디지털 출력 회로 3.5 전원 옵션 설정 3.5.1 JP2 점퍼 설정 3.5.2 J7 점퍼 설정 3.5.3 JP7 점퍼 설정
4.
장치 설치 4.1 하드웨어 설치 4.1.1 제품 내용물 4.2 드라이버 설치
5.
샘플 프로그램 설명 5.1 프로그램 인터페이스 5.2 기능 설명
Reference
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1. Introduction USB-DIO6400 보드는 32 비트 절연 디지털 입/출력 보드로 산업용 PC들과 완벽하게 호환되며, Full Speed(12Mb/s) USB 인터페이스를 사용하는 보드이다. USB-DIO6400은 USB 케이블에서 전원을 공급받아서 동작을 하므로 별도의 외부 전원을 공급하여 사용하지 않는다. 이 보드의 모든 제어는 FPGA (Field Programmable Gate Array)로 설계되어 기능 보강이나 수정이 자유로우며 사용자의 요 구에 쉽게 업그레이드가 가능하다.
DAQ System Digital I/O 제품들 Product
No. In/Out
Timer/Counter
Specification
cPCI-DIO6400
32/32
Isolated Input/Output
cPCI-DIO02
128 channels Software Configurable
16bit단위 8Group로 Read/Write
PCI-DIO6400
32/32
Isolated Input/Output
PCI-DIO6401
64/None
Isolated Input
PCI-DIO6402
None/64
Isolated Output
PCI-DIO01
32/32 Software Configurable
1/1
TTL Level Input/Output 32bit Counter/Timer
PCI-DIO02
128 channels Software Configurable
1/1
16bit단위 8Group로 Read/Write
PCI-DIO12
16/16 or 32/32 Software Configurable
128Mbyte DDR SDRAM Data transfer rate up to 400Mb/s
PCI-MOT01
24/24 (Isolated)
2 Channel PWM, 2 Channel Encoder, 1 Channel ADC
PCI-PWM02
6/12(Isolated)
4 Channel Triggered PWM outputs
PCI-TC03
16/16
PCI-EK01
24(shared)
PCIe-DIO05
32/32
TTL Level Input/Output
USB-AIO10
24/24(Isolated)
4-Ch Analog Input and Output RS-232 115,200bps Interface
USB-DIO12800
128 channels Software Configurable
16bit단위 8Group로 Read/Write
USB-DIO6400
32/32
USB-MULTI
2/None
USB-PWM10
6/8(Isolated)
8/8
32bit resolution Differential Counter/Timer
1/1(32bit)
12bit 8 Channel A/D Input 12bit 8 Channel D/A Output
Isolated Input/Output 12Mbps Isolated Input/Output 16bit Counter In & Timer Out 4 Channel Triggered PWM outputs
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USB-DIO6400 보드는 PC에서 USB 인터페이스를 통하여 외부 센서나 Actuator로 디지털 신호를 주고 받으며 원하는 기능을 수행할 수 있는 장치이다. Digital Input 32개, Digital Output 32개를 가지고 다양한 신호와 연동하여 사용할 수가 있다. 제품의 동작은 사용자 프로그램 API 호출에 의하여 제어되며 아래의 그림은 제품의 연동 동작을 그림으로 나타내고 있다.
[그림 1. USB-DIO6400 사용 예] [그림 1-1]에서 보면, USB-DIO6400은 USB 케이블에서 전원을 공급받아서 동작을 하므로 별도의 외부 전원을 공급하여 사용하지 않는다.
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2. USB-DIO6400 내부 블럭도 아래 그림에서 보듯이 USB-DIO6400의 경우 USB 통신을 Micro Controller에서 담당을 하고 그 외 I/O 제어는 FPGA에서 담당하고 있다. 주 기능으로는 디지털 입/출력이 있다. 이러한 기능들은 USB 인터페이스를 통하여 PC에서 API를 이용하여 수행된다. 제품은 USB 인터 페이스를 통하여 5V 전원을 공급 받아 제어부의 전원으로 사용한다.
[그림 2.
USB-DIO6400 Internal Block Diagram]
USB-DIO6400의 경우 [그림 2]와 같이 Isolated한 32개의 디지털 입력 포트와 32개의 디지털 출 력 포트를 가지고 외부와 인터페이스를 할 수 있도록 구성되어 있다.
GENERAL DESCRIPTION ♦ USB Full Speed device ♦ USB HID Interface ♦ 4ch Triggered PWM output ♦ Digital I/O 4 channel ♦ Isolated input voltage up to 24V ♦ Compact, half-size PCB
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APPLICATION ♦ Data acquisition ♦ Laboratory instrumentation ♦ Process control systems ♦ Factory automation
SPECIFICATION ▣ Isolated Digital Input ▪ Number of Channels : 32 ▪ Number of Common Input : 4 ▪ Maximum Input Range(Non-polarity) : 24V ▪ Digital Logic Levels : Input High level 5 ~24V Input Low voltage 0 ~ 1.5V ▪ Input Resistance :
[email protected] ▪ Isolation Voltage : 2500Vrms ▪ Isolated input voltage up to 24V ▪ Data Transfer : Programmed I/O ▣ Isolated Digital Output ▪ Number of Channels : 32 ▪ Output type : Open collector Darlington transistor ▪ Sink Current : 500mA for one channel @ 100% duty 500mA for all channel @ 20% duty ▪ Power Dissipation : Max 2.36W per chip (8DO channels) ▪ Supply Voltage : 5V USB or isolated 5V(inside equipped) ▪ Isolation Voltage : 5000Vrms ▪ Data Transfer : Programmed I/O
SOFTWARE ▣ Operating System ▪ Windows 2000/XP ▣ Support ▪ Visual basic/C++ with Board API(DLL
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3. 보드 설명 각각의 중요한 보드 기능에 대하여 간략히 설명한다. 자세한 기능에 대한 내용은 부품 사양을 참 조 하기 바랍니다.
3.1 USB-DIO6400 외형도
J2 1
16 15
2
J1
U44 U45
J3
J6
U46 U47
J4
U27
J5
JP7
LED1
U35
U36
J7
Rev. A
USB-DIO6400
U40
U41
1
U13
JP1
LED2 LED3
JP4
SW3 12.00
JP2
Y1 D2
P1
[그림 3. USB-DIO6400 외형] [그림 3]은 USB-DIO6400의 실제 외형을 보여주고 있다. 아래에는 USB-B type 커넥터가 있 으며, 상면 좌측의 37PIN D-SUB 플러그(PLUG : J2) 커넥터를 통하여 32 채널의 디지털 입력 을 사용할 수가 있다. 상면 우측의 37PIN D-SUB 소켓(SOCKET : J6) 커넥터를 통하여 32 채 널의 디지털 출력을 사용할 수가 있다.
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3.2 커넥터 핀 맵 3.2.1 USB 커넥터 : JP4 USB-DIO6400에서 사용하는 커넥터에 대하여 설명을 한다. 주요 커넥터로는 먼저, USB 연결을 위한 USB-B 타입 커넥터와 외부 I/O 입출력의 D-sub 37pin(j2, J6) 그리고 RS232 통신을 위한 D-sub 9pin 커넥터(P1)가 있다. 먼저 보드의 USB-B 타입 커넥터의 PIN을 케이블이 연결되는 전면에서 볼 때 [그림 4]와 같다.
2 1 USB B type Connector 3
4
[그림 4. JP4 커넥터(USB-B type Front View)] [표 2.
USB-B 커넥터]
번호
명칭
설명
1
VCC
2
D-
USB신호 Minus(Negative)
3
D+
USB신호 Plus(Positive)
4
GND
비 고
USB 전원 +5V
USB 전원 GND
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3.2.2 D-SUB 37Pin Socket : J6 USB-DIO6400의 디지털 출력은 37Pin D-Sub 커넥터(소켓 타입)을 통하여 이루어지며, 보드 내부와는 절연(Isolation)되어 있다.
DOUT31
37
DOUT29
36
DOUT27
35
DOUT25
34
DOUT23
33
DOUT21
32
DOUT19
31
DOUT17
30
OUT_VDD
29
GROUND
28
DOUT15
27
DOUT13
26
DOUT11
25
DOUT9
24
DOUT7
23
DOUT5
22
DOUT3
21
DOUT1
20
19
POWER
18
DOUT30
17
DOUT28
16
DOUT26
15
DOUT24
14
DOUT22
13
DOUT20
12
DOUT18
11
DOUT16
10
GROUND
9
GROUND
8
DOUT14
7
DOUT12
6
DOUT10
5
DOUT8
4
DOUT6
3
DOUT4
2
DOUT2
1
DOUT0
[그림 5. USB-DIO6400 DSUB 37(Socket) J6 커넥터 핀 설명] [표 3.
USB-DIO6400 Digital OUT 커넥터 핀 설명]
핀번호
핀 이름
1
DOUT0
내용설명
비고
절연 디지털 출력 0 -9-
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2
DOUT2
절연 디지털 출력 2
3
DOUT4
절연 디지털 출력 4
4
DOUT6
절연 디지털 출력 6
5
DOUT8
절연 디지털 출력 8
6
DOUT10
절연 디지털 출력 10
7
DOUT12
절연 디지털 출력 12
8
DOUT14
절연 디지털 출력 14
9
GROUND
외부 Ground
10
GROUND
외부 Ground
11
DOUT16
절연 디지털 출력 16
12
DOUT18
절연 디지털 출력 18
13
DOUT20
절연 디지털 출력 20
14
DOUT22
절연 디지털 출력 22
15
DOUT24
절연 디지털 출력 24
16
DOUT26
절연 디지털 출력 23
17
DOUT28
절연 디지털 출력 28
18
DOUT30
절연 디지털 출력 30
19
OUT_POWER
20
DOUT 1
절연 디지털 출력 1
21
DOUT 3
절연 디지털 출력 3
22
DOUT 5
절연 디지털 출력 5
23
DOUT 7
절연 디지털 출력 7
24
DOUT 9
절연 디지털 출력 9
25
DOUT 11
절연 디지털 출력 11
26
DOUT 13
절연 디지털 출력 13
27
DOUT 15
절연 디지털 출력 15
28
GROUND
외부 Ground
29
OUT_VDD
클램프 다이오드 공통 입력 핀
30
DOUT 17
절연 디지털 출력 17
31
DOUT 19
절연 디지털 출력 19
32
DOUT 21
절연 디지털 출력 21
33
DOUT 23
절연 디지털 출력 23
34
DOUT 25
절연 디지털 출력 25
35
DOUT 27
절연 디지털 출력 27
36
DOUT 29
절연 디지털 출력 29
37
DOUT 31
절연 디지털 출력 31
보드 전원 출력
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[그림 6-1] 참조
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3.2.3 D-SUB 37Pin Plug : J2 USB-DIO6400의 디지털 입력은 37Pin D-Sub 커넥터(플러그 타입)을 통하여 이루어지 며, 보드 내부와는 절연(Isolation)되어 있다.
DIN31
37
DIN29
36
DIN27
35
DIN25
34
DIN23
33
DIN21
32
DIN19
31
DIN17
30
IN_COM3
29
IN_COM1
28
DIN15
27
DIN13
26
DIN11
25
DIN9
24
DIN7
23
DIN5
22
DIN3
21
DIN1
20
19
N.C
18
DIN30
17
DIN28
16
DIN26
15
DIN24
14
DIN22
13
DIN20
12
DIN18
11
DIN16
10
IN_COM2
9
IN_COM0
8
DIN14
7
DIN12
6
DIN10
5
DIN8
4
DIN6
3
DIN4
2
DIN2
1
DIN0
[그림 6. USB-DIO6400 DSUB 37(Plug) J2 커넥터 핀 설명] [표 4.
USB-DIO6400 Digital IN 커넥터 핀 설명]
핀번호
핀 이름
1
DIN0
내용설명
비고
절연 디지털 입력 0 -11-
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2
DIN2
절연 디지털 입력 2
3
DIN4
절연 디지털 입력 4
4
DIN6
절연 디지털 입력 6
5
DIN8
절연 디지털 입력 8
6
DIN10
절연 디지털 입력 10
7
DIN12
절연 디지털 입력 12
8
DIN14
절연 디지털 입력 14
9
IN_COM0
절연 디지털 입력 공통 0
DIN0~7 공통입력
10
IN_COM2
절연 디지털 입력 공통 2
DIN16~23 공통입력
11
DIN16
절연 디지털 입력 16
12
DIN18
절연 디지털 입력 18
13
DIN20
절연 디지털 입력 20
14
DIN22
절연 디지털 입력 22
15
DIN24
절연 디지털 입력 24
16
DIN26
절연 디지털 입력 26
17
DIN28
절연 디지털 입력 28
18
DIN30
절연 디지털 입력 30
19
N.C
No Connection
20
DIN1
절연 디지털 입력 1
21
DIN3
절연 디지털 입력 3
22
DIN5
절연 디지털 입력 5
23
DIN7
절연 디지털 입력 7
24
DIN9
절연 디지털 입력 9
25
DIN11
절연 디지털 입력 11
26
DIN13
절연 디지털 입력 13
27
DIN15
절연 디지털 입력 15
28
IN_COM1
절연 디지털 입력 공통 1
DIN8~15 공통입력
29
IN_COM3
절연 디지털 입력 공통 3
DIN24~31 공통입력
30
DIN17
절연 디지털 입력 17
31
DIN19
절연 디지털 입력 19
32
DIN21
절연 디지털 입력 21
33
DIN23
절연 디지털 입력 23
34
DIN25
절연 디지털 입력 25
35
DIN27
절연 디지털 입력 27
36
DIN29
절연 디지털 입력 29
37
DIN31
절연 디지털 입력 31 -12-
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3.3 디지털 입력 회로 VCC
IN_COM0
in0
2.4K DIN0
VCC
in1
2.4K DIN1
VCC
In7
2.4K DIN7
[그림 7. 디지털 입력 회로]
상기 그림에서 보면 디지털 입력회로는 포트 커플러로 절연이 되어 있다. “IN_COM0” 쪽 에 플러스 전압을 인가 하고 디지털 입력 (DIN0 ~ DIN7)에 마이너스 전압을 인가하게 되면, 포토 커플러로 내부에 있는 다이오우드에 전류가 흐르게 되고, 흐르는 전류에 따라서 출력 쪽 트랜지스터가 통전이 된다. 보드에는 위와 같은 회로가 4개가 구비되어 있다. 즉, 포토 커플러 8개마다 IN_COM 신 호선이 있어 총 IN_COM 신호선은 4개가 있다 (IN_COM0 ~ IN_COM3). 완전히 절연된 회로를 원한다면, 보드 전원을 사용하지 말고 외부 전원 공급장치를 이용 하여 사용하는 것이 좋다.
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3.4 디지털 출력 회로 OUT_POWER OUT_VDD
+3.3V
DOUT0
330 out0
DOUT1
330 out1
DOUT31
330 out31
[그림 8. 디지털 출력 회로] 상기 그림에서 보면 디지털 출력회로는 포트 커플러로 절연이 되어 있다. “OUT_POWER” 와 “OUT_VDD”가 출력 회로에 공통 접속되어있다. “OUT_POWER”는 커넥터 JP2의 점퍼 설정에 따라 외부 전원이나 보드 내부의 5V PCI 또는 ISO 5V (DC-DC 출력 전원)가 된다. “OUT_VDD”는 보드내의 회로를 보호할 목적으로 둔 클램프다이오드의 애노우드에 접속되 는 것으로 일반적으로 외부 전원 5V를 사용하면 된다.
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3.5 전원 옵션 설정 3.5.1 JP2 점퍼 설정 보드의 내부 전원은 USB 5V를 사용할 수도 있고, JP2(Molex 3Pin Connector)를 통해 입력되는 외부 전원을 사용할 수 있는데 점퍼로 설정할 수가 있다.
JP2 점퍼설정 1
USB 전원 3
외부 5V 전원
3.5.2 J7 점퍼 설정 외부 I/O 구성 시 외부 전원을 사용할 수 있는 환경이 되지 않을 경우, 보드에서 전 원을 출력하여 사용할 수가 있다. 이때, 보드에 절연된 DC-DC Converter(선택사양)의 전원을 출력할 것인가 아니면, 보드 내부 전원을 출력할 것인가를 점퍼로 설정할 수가 있다.
J7 점퍼설정 1
2
POWER PIN Floating(외부전원사용)
3
DC-DC converter 전원
1
1
2
내부 +5V 출력
3
3.5.3 JP7 점퍼 설정 GROUND 역시 DC-DC Converter (선택사양)의 GROUND를 출력할 것인지 아니면, 보드 GROUND를 출력할 것인가를 선택할 수 있다.
JP7 점퍼설정 2
1
내부 GROUND ㈜ 기본 옵션은 출하 시에 점퍼가 설정이 되지 않는다. -15-
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4. 장치 설치 보드 설치에 앞서 포장 내용물이 이상이 없는가를 확인한다.
4.1 하드웨어 설치 4.1.1 제품 내용물 ① USB-DIO6400 보드 ② USB(A-B) 케이블 ③ CD (드라이버/매뉴얼/API/샘플소스 등등)
4.2 드라이버 설치 PC에 보드를 설치하기 위하여는 다음과 같은 순서에 따라서 실시 한다. USB의 경우 Hot Plug 및 Plug & Play 장치이므로 보드 설치를 위하여 특별히 고려할 내용은 없다. 보드의 사용환경은 Windows 2000 SP4 이상, Windows XP SP1 이상에서 사용되어야 한다. (1) 먼저 박스를 개봉하여 USB-DIO6400 제품을 안정된 위치에 놓는다. (2) 제공하는 USB A-B 케이블을 이용하여 장비와 PC간을 연결한다. 케이블을 연결하게 되면 Windows 운영 체제에서 자동으로 검색하여 맞는 드라이버를 설치 할 수 있도록 안내할 것이다. (3) 드라이버 설치는 다음과 같은 순서에 의하여 실행한다. 특별한 설명이 없을 경우 Windows XP를 기준으로 설명한다.
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(4) 만약 새로운 장치가 발견되면, 운영체제(Windows XP)에서는 장치에 맞는 드라이버를 설치 할 것을 요구한다. 위 그림에서 드라이버를 설치 하기 위하여 “목록 또는 특정 위치에서 설치”를 선택 후 다음 버튼을 누르면 아래와 같은 드라이버 검색 화면이 나타난다.
위의 그림에서 드라이버가 포함되어 있는 CD의 Driver 폴더를 찾아 보기 버튼을 눌러서 지정 해 준 후 “다음” 버튼을 누른다. 예) F:\USB-DIO6400\driver 드라이버 폴더에는 드라이버 설치에 필요한 “usb_dio6400.inf” 및 “usb_dio6400.sys” 파일 이 포함되어 있다.
검색된 보드에 적당한 드라이버가 있을 경우 설치를 시작하게 되는데, 설치 중에 호환성에 대 한 경고 윈도우가 나타나는데 여기에서 “계속” 버튼을 눌러 준다.
정상적으로 설치가 완료되면 다음 그림과 같은 메시지 윈도우가 나타난다.
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(5) 설치가 완료되면, 바로 USB-DIO6400 보드를 사용할 수 있는데, 사용하기 전에 다시 한번 정상적으로 드라이버가 설치 되었는지 다음과 같은 방법으로 확인한다. 내컴퓨터 -> 속성 -> 하드웨어 -> 장치관리자 화면에서 범용 직렬 버스 컨트롤러 -> “DAQ system USB Digital Input Output Board”이(가) 설치가 되었는가를 확인한다.
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5. 샘플 프로그램 설명 5.1 프로그램 인터페이스 보드와 함께 제공하는 CDROM의 APP 폴더에는 보드를 쉽게 사용할 수 있도록 사용 샘플 프로그램 “DIO6400.exe”를 제공하고 있다. 샘플 프로그램을 시험하기 위하여는 먼저 보드의 드라이버가 설치되어 있어야 한다. 샘플 프로그램은 보드를 사용하기 위하여 제공되는 API를 간략하게 시험할 수 있도록 소스 형태로 제공하므로 사용자가 수정하여 사용할 수가 있다.
[그림 9. 샘플 프로그램 “DIO6400.exe” 실행 화면] 위의 샘플 프로그램을 이용하기 위하여는 API(Application Programming Interface)가 필요 하다. API는 “DLL” 형태로 제공이 되며, 컴파일을 하기 위하여는 임포트(Import) 라이브러리 및 헤더 파일이 필요하다. 상기에 명시된 모든 파일은 제공하는 CDROM에 포함되어 있다. 샘플 프로그램을 정상적 으로 실행하기 위하여는 API DLL(USB_DIO6400.DLL)이 실행 파일의 폴더에 있거나, Windows의 시스템 폴더 혹은 Path 환경 변수로 지정된 폴더에 있어야 한다
5.2 기능 설명 (1) Model No. 사용하는 모델. “USB-DIO6400” 선택
(2) Board No. 동작시키려는 보드 번호. 번호는 기판의 DIP 스위치(SW3)로 설정한다. (Board#0 ~ #3) -19-
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(3) ‘Open Device’ button 선택된 보드를 Open한다. 보드를 변경한 후에도 이 버튼을 클릭해야 한다.
(4) ‘Exit’ button 실행 정지
(5) ‘DIN Read’ button 버튼 클릭 시 “DIN 31..0” 옆의 창에 입력 포트를 Read 한 값이 Hex로 표시된다. 예)”0008001”로 읽히면 15번과 0번이 On * DIN 64..32는 USB-DIO6400용이 아닌 예약 창이다.
(6) Auto DIN Read ‘DIN Read’를 누르지 않아도 자동으로 “DIN 31..0” 옆의 창에 표시된다.
(7) ‘DOUT Read’ button 버튼 클릭 시 “DOUT 31..0” 옆의 창에 출력 포트를 Read 한 값이 Hex로 표시된다. * DIN 64..32는 USB-DIO6400용이 아닌 예약 창이다.
(8) ‘DOUT Write’ button “DOUT 31..0” 옆의 창에 출력 포트에 쓰고자 하는 값을 Hex로 입력한 후 이 버튼을 누르면 각 비트에 해당하는 값이 출력된다. 예)”0008001”로 쓰면 15번과 0번이 On * DIN 64..32는 USB-DIO6400용이 아닌 예약 창이다.
(9) Auto DOUT Test 보드의 출력을 테스트 하기 위한 것으로 이 박스를 체크하면 비트 0에서부터 31까지 차례대로 On 된다.
(10) ‘List Device’ button 이 버튼을 클릭하면 PC에 설치된, 보드 넘버들을 나타낸다. 예를 들어 DIP 스위치가 “00”인 보드 1개가 USB로 연결되어 있으면 “DIO6400 Board Found”라는 메시지가 창에 출력된다.
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http://www.daqsystem.com
USB-DIO6400 Users Manual (Rev 1.0)
References 1. USB 2.0 System Architecture -- Don Anderson, USB SIG (www.usb.org). 2. Universal Serial Bus Specification -- Compaq/Intel/Microsoft/NEC/MindShare Inc. (Addison Wesley) 3. AN201 How to build application using APIs -- DAQ system 4. AN342 USB-DIO6400 API VER1.0 -- DAQ system
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http://www.daqsystem.com
