更少的硬件=更多的功能

　　最近您會(huì )發(fā)現，現在大多數的電子設備都會(huì )將多種功能集成于一體。三年前，可能這些設備的體積是現在的兩倍大，而其功能特性卻只有現在的一半。理想狀 況下，人們希望一位個(gè)人助理能夠攜帶所有物品，其中包括照相機、電話(huà)、無(wú)線(xiàn)筆記本電腦、音樂(lè )播放器、時(shí)鐘、通信簿等等。為了取代這樣的個(gè)人助理，消費電子 市場(chǎng)將所有這些設備方便地集成在單個(gè)封裝內以提升功能特性，因而產(chǎn)生了多功能的移動(dòng)電話(huà)。

　　對于極高靈活性的追求，儀器系統市場(chǎng)與消費電子市場(chǎng)并沒(méi)有任何不同。公司和顧問(wèn)人員不斷地努力，以最大化利用數量有限的、通常也是非常昂貴的測量設備。這一驅動(dòng)力引發(fā)了數據采集的多項演化。

　　早期的數據采集系統，或者甚至更簡(jiǎn)單的數據錄入裝置，都是為單個(gè)實(shí)際物理量的測量而專(zhuān)門(mén)設計的一次性產(chǎn)品。一臺溫度數據記錄裝置便是如此，如欲測量 更多的溫度，便需要更多的設備、空間和費用。一個(gè)更為重大的變革隨著(zhù)計算機技術(shù)的大規模應用而產(chǎn)生。數據采集系統立刻被劃分為成計算組件和測量硬件組件。 這一朝向基于PC的儀器系統或者說(shuō)虛擬儀器系統的轉變給予終端用戶(hù)巨大的靈活性，因為利用標準PC與可編程應用軟件的強大功能，處理和分析能力幾乎是無(wú)止 盡的。對于數據采集硬件，多功能設備開(kāi)始被廣泛使用，包括ISA、PCI、PCMCIA、PCIe和USB等在內的多種PC總線(xiàn)，以及大量獨立的專(zhuān)有協(xié) 議。數據采集設備也開(kāi)始測量包括模擬信號和數字信號在內的多種類(lèi)型信號，但是，盡管支持多種類(lèi)型信號的測量，這些設備仍是完全由制造商裝配，而留給客戶(hù)的 是多余的通道、不必要的測量類(lèi)型或隨著(zhù)項目發(fā)展而受限的通道數。因此，出現了數據采集系統的另一次重要變革——模塊化系統。

　　模塊化系統可以說(shuō)是一種構建系統的最佳方案，因為它使得系統在需要再次對額外的基本組件進(jìn)行投資之前，實(shí)現合理的擴展。模塊化系統與平臺由多家制造 商按照多項標準(部分標準是開(kāi)放式的，如PXI和VXI，其余標準則是專(zhuān)用的)設計和構建而成。模塊化I/O旨在支持終端用戶(hù)僅購買(mǎi)所需的通道數和信號類(lèi) 型，并能夠在未來(lái)進(jìn)行系統升級而無(wú)需重復投資。模塊化系統的許多技術(shù)優(yōu)勢為制造商和客戶(hù)共享?？蛻?hù)可以購買(mǎi)新的模塊以升級、擴展或改造該系統。而通過(guò)在其 產(chǎn)品線(xiàn)添加具有新的測量類(lèi)型或通道數的新模塊，制造商可以更為迅捷地提升數據采集平臺，以滿(mǎn)足客戶(hù)的需求。

　　目前，從單個(gè)儀器來(lái)解決所有問(wèn)題到根據項目需求分開(kāi)購買(mǎi)與配置各種獨立模塊來(lái)實(shí)現的發(fā)展趨勢已然形成。該趨勢綜合了商業(yè)可用(COTS)的質(zhì)量、可 靠性和支持的優(yōu)勢與內部自定制的優(yōu)勢。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和儀器系統中所采用的組件尺寸的降低，可以更容易地設計并實(shí)現尺寸更小的數據采集系統組件。模塊從安 裝在大型卡槽中的托盤(pán)開(kāi)始，尺寸逐漸縮小，如今僅僅比一副撲克牌稍大。在硬件與模塊的尺寸進(jìn)一步減小的趨勢中，尺寸的降低同時(shí)并沒(méi)有犧牲通道數，例如一些 小尺寸的模塊可以提供超過(guò)30個(gè)通道。

　　圖1. NI單模塊機盒可以安裝C系列數據采集模塊

　　單通道模塊可能是一個(gè)更經(jīng)濟的解決方案，也可能不是，但無(wú)論哪一種方式，模塊化的演變已行將止步。那么接下來(lái)問(wèn)題就似乎“下一步是什么?”了解到一 個(gè)模塊化平臺的一些高層次技術(shù)優(yōu)勢后，我們可以從中找到答案。模塊化系統通過(guò)在單個(gè)底板或機架上采用可交換模塊，已經(jīng)減少了所需要的系統和測試部門(mén)設備庫 中組件的數量。遺留問(wèn)題之一便是僅有通道數和信號類(lèi)型兩個(gè)特性可以改變。獨立的測量模塊解決了改變通道數和信號類(lèi)型的問(wèn)題，但市場(chǎng)希望達到更高的靈活性。

　　圖2. C系列硬件平臺由超過(guò)40只模塊組成