USB儀器逐步確立主流地位

　　現今，PC普遍采用了USB作為外設總線(xiàn)，而儀器制造商也推出了大量基于USB的數據采集產(chǎn)品。目前市場(chǎng)上可以購買(mǎi)到價(jià)位從50至2495美元之間的各種USB數據采集模塊，而且取樣率達到500ks/s。由于USB2.0版本的出現，USB總線(xiàn)不會(huì )像早期那樣限制吞吐量而使產(chǎn)品在較低取樣率下工作了。由于RS-232端口逐漸被取消，手持數字萬(wàn)用表也正在向USB接口轉移(圖1)。

　　首批USB儀器出現時(shí)，Windows尚未確定是否支持該技術(shù)。微軟公司的Windows98第二版開(kāi)始支持USB，但是直到Windows 2000時(shí)，USB才開(kāi)始發(fā)展并成熟起來(lái)?，F在，許多USB數據采集產(chǎn)品需要Windows 2000或Windows XP的支持。


圖1  數字萬(wàn)用表通過(guò)USB接口連接到PC上

　　早期的USB儀器通過(guò)12Mb/s的USB1.1與PC連接，使吞吐量限制在100ks/s和16位的分辨率。而運行在高速(480Mb/s)USB2.0技術(shù)下的數據采集模塊，例如Data Translation的DT9834和Keithley的KUSB-3116數據采集模塊，卻具有在8通道下高達500ks/s和16位分辨率的吞吐量，可以用于控制模擬和數字輸出。

　　由于USB提供即插即用的功能，對于快速測量應用來(lái)說(shuō)是相當的方便，而并不需要額外的模擬電路。USB儀器具有非常強大的靈活性，，只要你在每臺筆記本或者臺式機安裝上驅動(dòng)器，就可以使USB儀器應用在每臺計算機上。事實(shí)上，USB受到了廣泛人士的歡迎，包括教師、工程師和科學(xué)工作者。NI公司數采軟件產(chǎn)品市場(chǎng)工程師C.Anderson說(shuō)：“教師喜歡它的快速測量能力。利用USB的學(xué)生不必更多地了解各種基于PC的儀器，他們可集中注意力收集和分析與其有關(guān)項目的數據。”

　　汽車(chē)業(yè)界同樣贊賞USB。Roehrig工程公司軟件研發(fā)總監D.Gerard介紹到，在工作時(shí)他們?yōu)槊總€(gè)吸震器的測力計和懸置彈簧分級器配備一塊數據采集模塊。在普遍使用基于USB技術(shù)的數據采集器以前，他使用一塊PC插卡和一根笨重的電纜將模擬信號從計算機連接到測力計。而在使用USB模塊之后，卻變得相當的方便和簡(jiǎn)單?，F在只要用一臺筆記本電腦和公司的軟件去查詢(xún)和控制測力計的數據，就完成測量了。

　　為了方便用戶(hù)收集數據而無(wú)需編寫(xiě)程序，USB數據采集模塊的制造商提供用于收集和存儲數據的數據采集軟件。IOtech公司還增加了脫機數據分析和作圖軟件。一般來(lái)說(shuō)，對于獨立(stand-alone)的軟件，付費越多效益越高，但是Dataq儀器公司卻提供了一種靈巧的數據采集程序，而它只需要50美元。

　　但USB并非對所有應用都適用。某些工程師質(zhì)疑它在生產(chǎn)環(huán)境下的可靠性。USB電纜的連接器容易松脫，另外，USB電纜本身不如IEEE488電纜那樣牢靠，由于信號的反射使它的長(cháng)度要比以太網(wǎng)電纜短，USB規范限制它的電纜長(cháng)度不超過(guò)5m。沿USB電纜傳輸的位元能夠在USB1.1的模塊與主機PC之間以12Mb/s(即全速)的速度傳輸，或者在USB2.0規范下，主機PC、儀器和全部集線(xiàn)器之間會(huì )以480Mb/s(即高速)高速運動(dòng)。應該注意到的是，某些聲稱(chēng)遵循USB2.0的產(chǎn)品，它們可能與遵循USB2.0的端口通信，但卻只有USB 1.1的速度而不是480Mb/s。NI公司Anderson稱(chēng)，當前NI所有的USB數據采集產(chǎn)品都在全速下運行，但是端口與USB2.0規范兼容。工程師需要查閱儀器的數據表，才能知道是否可在高速下運行。

　　雖然USB使PC不再需要模擬電路并且更靠近被測源，但如果沒(méi)有正確連接到信號上，則仍然會(huì )遇到麻煩，那就是接地回路引起的干擾可能產(chǎn)生測量誤差。如果USB儀器使用電池供電的筆記本PC，就不會(huì )產(chǎn)生這種問(wèn)題。但反之，如果使用交流電源供電，則可能通過(guò)電源線(xiàn)引入接地回路。

　　此外，USB電纜供給外圍器件的5V電源可能不夠滿(mǎn)足數據采集模塊所控制的器件所需的功率。例如，多功能數據采集模塊具有數字I/O線(xiàn)，而且數字I/O模塊的I/O線(xiàn)會(huì )多至96條。因此，由于USB的功率有限，則可能不能用數字輸出提供電流?；蛘叩玫降碾娏鞑荒軡M(mǎn)足應用要求。最好獲得足夠的電流將數字輸出用來(lái)吸收外部電源。

　　隨著(zhù)目前USB產(chǎn)品的應用越來(lái)越廣泛，USB總線(xiàn)開(kāi)始被作為儀器總線(xiàn)的幾種首選總線(xiàn)之一。而剩下的工作就是，如何將不同制造商的USB儀器整合在自動(dòng)測量系統中一起工作。