隨著(zhù)計算機總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，計算機在測控領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，計算機總線(xiàn)從最初的只有低速的ISA總線(xiàn)，發(fā)展到133M的PCI總線(xiàn)，一直到10G帶寬的PCI-Epress總線(xiàn)，使應用于高速采集的“數據傳輸總線(xiàn)瓶頸”逐漸得到解決。

    另一方面，以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，傳輸速率從10M發(fā)展到1G，使基于網(wǎng)絡(luò )的分布式得到迅速發(fā)展，但以太網(wǎng)的采集模塊無(wú)法實(shí)現PCI總線(xiàn)的中斷和DMA響應功能，實(shí)現高速采集還需要采集模塊具有CPU等。測量總線(xiàn)VXI/PXI/LXI技術(shù)雖然可以實(shí)現高速采集、同步觸發(fā)與熱插拔功能，但價(jià)格昂貴。


    USB總線(xiàn)的出現，恰好解決這一問(wèn)題。Intel公司開(kāi)發(fā)的通用串行總線(xiàn)架構（USB）的目的最早是考慮基于計算機與電話(huà)之間的連接、設備連接易用性和端口擴充，而目前應用到各個(gè)領(lǐng)域。速度從11M到USB2.0的480Mbps，已超過(guò)百兆以太網(wǎng)，且具有總線(xiàn)供電、熱插拔、中斷功能等，且成本低廉、架構開(kāi)放，廣泛應用于一般測量領(lǐng)域。

    USB規范

    USB傳送信號和電源是通過(guò)一種四線(xiàn)的電纜，兩根電源線(xiàn)（V-bus/GND）使用+5V電源,兩根信號線(xiàn)（D+/D-）,采用長(cháng)短針的方式可以保證熱插拔過(guò)程中的安全，同時(shí)USB規范制定了“電源管理”功能，系統軟件可以與主機的能源管理系統結合共同處理各種電源子件如掛起、喚醒，并且有特色的是，USB設備應用特有的電源管理特性，可讓系統軟件控制電源管理并自動(dòng)識別USB設備。最新的USB2.0規范支持480M的傳輸速率，從PCIExpress的IO橋中引出，保證了高速傳輸。

    USB的總線(xiàn)布局技術(shù) 

    USB連接了USB設備和USB主機，USB的物理連接是有層次性的星型結構。每個(gè)網(wǎng)絡(luò )集線(xiàn)器是在星型的中心，每條線(xiàn)段是點(diǎn)點(diǎn)連接。從主機到集線(xiàn)器或其功能部件，或從集線(xiàn)器到集線(xiàn)器或其功能部件，從圖中可看出USB的拓撲結構。USB規范規定通過(guò)使用Hub擴展可撥接多達127個(gè)外設，最多六層，標準USB電纜長(cháng)度為5m，通過(guò)Hub或中繼器可以使外設距離達到30m（6＊5）。近些年出現一種“USB延長(cháng)器”技術(shù)，通過(guò)使用5類(lèi)線(xiàn)可以將USB延長(cháng)至100M，這種技術(shù)擴展了USB測量系統的靈活性，但對于要求高速和準確的測量系統來(lái)說(shuō)該技術(shù)需要進(jìn)一步檢驗，并沒(méi)有包含在規范中。

    USB數據傳送類(lèi)型

    USB定義了4種傳送類(lèi)型：

    控制傳送：可靠的、非周期性的、由主機軟件發(fā)起的請求或者回應的傳送，通常用于命令事務(wù)和狀態(tài)事務(wù)。 

    同步傳送：在主機與設備之間的周期性的、連續的通信，一般用于傳送與時(shí)間相關(guān)的信息。這種類(lèi)型保留了將時(shí)間概念包含于數據中的能力。但這并不意味著(zhù)，傳送這樣數據的時(shí)間總是很重要的，即傳送并不一定很緊急。
 
    中斷傳送：小規模數據的、低速的、固定延遲的傳送。

    批傳送：非周期性的，大包的可靠的傳送。典型地用于傳送那些可以利用任何帶寬的數據，而且這些數據當沒(méi)有可用帶寬時(shí)，可以容忍等待。

    通過(guò)以上機制可以保證USB設備在保證正確的情況下高速傳輸。

    USB數據采集模塊設計

    USB系列模塊是研華公司開(kāi)發(fā)的數據采集模塊，包括完整的A/D，D/A，DIO，USB轉串口，USB Hub等產(chǎn)品，采用USB2.0標準，并進(jìn)行加固型工業(yè)設計，在各領(lǐng)域有較多的應用。

    以USB-4718 8通道熱電偶輸入模塊為例，原理圖如下：

    差分信號通過(guò)多路選擇開(kāi)關(guān)進(jìn)入A/D轉換器，轉換后的數字信號通過(guò)USB接口芯片與計算機的USB Host相連，A/的轉換原理圖如下：



    在提供硬件產(chǎn)品的同時(shí)，研華提供完整Windows，WinCE，Linux等操作系統下的驅動(dòng)。不僅可以使用VC、VB、Delphi等高級語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，通過(guò)驅動(dòng)接口也可以應用到Labview軟件中。

    ActiveDAQ Pro是研華新推出的圖形化測量專(zhuān)用組件，利用研華數據采集卡驅動(dòng)和ActiveDAQ Pro將復雜的開(kāi)發(fā)過(guò)程全部封裝起來(lái)，給使用者呈現的是極其強大的功能、穩定的性能和簡(jiǎn)單的應用開(kāi)發(fā)，這也體現了成熟的產(chǎn)品公司產(chǎn)品流程的完善。

    以下是利用研華USB-4718 8通道熱電偶輸入模塊、設備驅動(dòng)和ActiveDAQ Pro開(kāi)發(fā)的虛擬萬(wàn)用表的實(shí)例?？梢詫?shí)現萬(wàn)用表的全部功能，界面美觀(guān)。還包括普通萬(wàn)用表不具備的溫度測量、曲線(xiàn)顯示、數據記錄和通訊功能。



    如欲咨詢(xún)USB相關(guān)技術(shù)及研華產(chǎn)品信息，歡迎致電免費咨詢(xún)專(zhuān)線(xiàn)800-810-0345，或聯(lián)絡(luò )當地經(jīng)銷(xiāo)商。

    研華自動(dòng)化

    研華自動(dòng)化成立于1983年，是研華科技第一個(gè)業(yè)務(wù)單位。致力于借助當今可靠的基于PC的自動(dòng)化技術(shù)將產(chǎn)品的連通性、靈活性和堅固性結合起來(lái)。產(chǎn)品線(xiàn)包括：開(kāi)放式人機界面、工業(yè)控制器和自動(dòng)化軟件、嵌入式無(wú)風(fēng)扇工業(yè)電腦、工業(yè)I/O卡，分布式I/O模塊、插入式I/O 和工業(yè)通訊解決方案。憑借20多年針對不同產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)提供全方位的產(chǎn)品解決方案，研華自動(dòng)化已經(jīng)成為一個(gè)全球領(lǐng)先的自動(dòng)化產(chǎn)品和服務(wù)供應商。