当您面临各式各样的仪器衔接总线时,或许会很难为自己的运用作出最适宜的挑选。能够说每个总线都有各自的优势和相应的优化技能。因而,请您先问问自己如下四个问题,比较一下最常见PC总线的功用选项,即可作出决议。
●什么总线能够用在仪器和核算机上?
●我需求什么样的总线功用?
●该仪器即将用在什么环境中?
●设置和装备总线的难易程度怎么?
更多关于仪器操控总线的信息
●常见总线的挑选攻略
●仪器操控硬件总线概述
1.什么总线能够用在仪器和核算机上?
一款仪器一般会供给一个或更多个总线挑选,用于仪器的操控;PC一般也会为仪器操控供给多种总线挑选。假如PC上没有自带衔接到某种仪器的总线,您也能够经过一个插件板或许外部转换器来添加总线。用于仪器操控的总线类型许多,大体能够分为以下几类:
●用于与机架式仪器衔接的独立总线,包含测验与丈量专用总线,如GPIB总线,以及其它PC规范总线,如串行总线(RS232)、以太网总线和USB总线。您也能够运用一些独立总线作为与其它独立总线转接的前言,例如USB至GPIB转换器。
●内嵌于模块化仪器的接口总线包含PCI、PCI Express、VXI、和PXI。您也能够运用这些总线作为一个前言,为不具备独立总线的PC添加独立总线,例如:运用NI PCI-GPIB操控器板卡。
2. 我需求什么样的总线功用?
影响总线的功用的三个首要要素包含:带宽、推迟和仪器完结方法。
●带宽是数据传输的速率,它一般以百万比特每秒为单位丈量。
●推迟是数据传输的时刻,一般以秒为单位。例如,经过以太网传输时,大的数据块被分解为小片段,然后以多个数据包的方法发送。推迟便是其间一个数据包的传输时刻。
●总线软件、固件和硬件的仪器完结方法将影响总线功用。并不是一切的仪器都是生来一起的,无论是用户界说的虚拟仪器仍是厂商规划的传统仪器,在仪器详细完结进程中所选用的折中办法,都将影响仪器功用。虚拟仪器的一个优点便是:最终用户作为仪器的规划者,在仪器完结的进程中,自己就能够作出最优的折中决议。
图1. 比较干流测验和丈量总线的理论带宽与推迟。
3. 该仪器即将用在什么环境中?
在开发一个仪器操控运用时,充分考虑其布置环境是很重要的。您需求考虑的首要要素包含:仪器到PC之间的间隔,以及接口和电缆的巩固性。这两个要素在为仪器操控体系挑选总线时至关重要。
仪器到PC之间的间隔
假如您的仪器离PC很近(小于5米),您就能够灵敏地挑选恣意一种总线类型。假如您的仪器远离PC,例如,在另一个房间内或另一幢大楼里,那么您应该考虑分布式仪器操控体系的体系架构。分布式仪器操控体系中或许包含扩展器、中继器、LAN/LXI, 或许LAN转换器(例如,以太网至GPIB转换器)。
接口和电缆的巩固性
假如您的仪器处在充溢噪声搅扰的环境中,例如工业环境,那么您能够考虑运用供给保护的接口总线,阻隔环境搅扰。例如,在一个出产车间里,GPIB或许USB将是一个愈加适宜的挑选,因为它的电缆确认可靠,具有巩固耐用的屏蔽目标。
4. 设置和装备总线的难易程度怎么?
当您在挑选总线接口时,请注意其设置和设备方法。某些仪器布置在有许多用户交互的当地,例如实验室中,这是就应该考虑挑选SUB总线接口,运用起来十分便利,且与用户习气一起。关于需求考虑安全性的仪器操控体系,您应该意识到信息技能部门或许会制止运用以太网/LAN/LXI等总线。假如您确认以太网/LAN/LXI关于您的仪器操控体系来说是最佳总线接口,那么当您将其布置在一个需求考虑安全性的环境中时,应该在整个规划施行进程中与信息技能部门协同作业。
5. 仪器操控硬件总线概述
GPIB
通用接口总线(GPIB)在独立仪器中是一种最常见的I/O接口。GPIB是8位并行数字通讯接口,数据传输速率高达8 Mb/s。一个GPIB操控器总线能够最多衔接14个仪器,并且其布线间隔小于20米。可是,您能够经过运用GPIB扩展器和延伸器战胜这些约束。GPIB电缆和衔接器品种丰厚,并且是工业等级的,能够用于任何环境中。
GPIB不是一个PC工业总线,很少用于PC上。可是,您能够运用一个插件板,如PCI-GPIB,或许外部转换器,如NI GPIB-USB,将GPIB仪器操控功用添加到PC上。
串行总线
串行总线是首要用于旧式台式机和笔记本电脑上的设备通讯协议,请不要将其与USB混杂。在许多设备中,串行总线是最常见的仪器通讯协议,并且许多与GPIB兼容的设备还具有EIA232端口。EIA232 和EIA485/EIA422也能够被称作RS232和RS485/RS422。
串行通讯的概念很简略。串行端口每次发送和接纳一个比特的信息。尽管它比每次传输整个字节的并行通讯慢,可是串行总线更简略,并且运用间隔更长。
一般情况下,工程师们运用串行接口来传输ASCII数据。他们运用三个传输线路来完结通讯:地线、发送线和接纳线。因为串行通讯是异步的,端口能够在一条线路上传输数据,而在另一条线路上接纳数据。其它线路可用于信号握手,但并不是有必要的。串行通讯的要害目标是波特率、数据位、中止位和奇偶校验位。两个串行端口若要进行通讯,这些参数有必要匹配。
USB
通用串行总线(USB)首要是用于与PC衔接的外围设备,例如键盘、鼠标、扫描仪和磁盘驱动器等。在曩昔的几年中,支撑USB衔接的设备数量急剧添加。USB是一种即插即用技能,当添加一个新设备时,USB主机自动检测该设备,宣布问询以辨认该设备,并为其装备适宜的设备驱动。
USB 2.0关于低速和全速设备是彻底兼容的。其高速形式的数据传输速率能够高达480 Mbit/s (60 MB/s)。最新的USB3.0规范具有超高速形式,其理论数据传输速率可高达5.0Gbit/s。
尽管USB总线的规划初衷是针对PC外设,可是它的速度、广泛的适用性以易用性,令其在仪器操控运用中具有很大的吸引力。而USB总线在仪器操控中也存在一些缺少:首要,USB线缆不是工业级规范的,或许在充溢噪声的环境中导致数据丢掉;别的,USB线缆没有锁紧设备,线缆能够很轻易地被拔出PC;并且,即使运用了中继器,USB线缆的最长传输间隔只要30m。
以太网
以太网是一种老练的技能,广泛运用于丈量体系中,能够进行通用的网络衔接以及长途数据存储。现在,全世界具有超越一亿套装备以外网接口的核算机。并且,以太网还供给了用于仪器操控的功用选项。以太网是根据IEEE 802.3规范界说的,理论上可支撑10Mbits/s(10 BASE-T)、100 Mbit/s (100BASE-T)和 1 Gbit/s (1000BASE-T)的数据传输速率。其间,最常见的便是100 Mbit/s (100BASE-T)以太网。
根据以太网的仪器操控运用充分利用了以太网总线的特色,包含长途仪器操控、简洁的仪器同享方法、以及易于运用的数据成果的发布功用等。此外,用户还可充分利用公司或许实验室中现有的以太网络。可是,关于某些公司来说,以太网的这种特色还会带来一些费事:公司网络办理员或许需求介入到仪器运用的开发之中。
根据以太网总线的仪器操控还有其它缺陷,例如或许存在实践传输速率、传输确认性以及安全性方面的问题。尽管以太网总线能够完结高达1 Gbit/s的理论传输速率,但在实践运用中,因为网络一起也被其它运用占用,并且存在数据传输失效等问题,这种理论传输速率很少能够真实完结。此外,因为传输速率不稳定,以太网很难保证数据传输确实认性。最终,关于一些灵敏的数据,用户需求采纳额定的安全办法,保证数据完好与保密。
PCI
PCI总线一般不直接用于仪器操控,而是作为一种外设总线,经过衔接GPIB或许串行通讯总线来完结仪器操控。此外,因为其PCI总线带宽较高,常用于模块化仪器的背板总线,此刻,其I/O总线内置于丈量设备中。
PXI
PXI(面向仪器体系的PCI扩展)根据PCI渠道,是一种用于丈量和自动化体系的巩固总线。PXI结合了PCI的电气总线特性与CompactPCI的巩固性、模块化及Eurocard机械封装的特性,并添加了专门的同步总线和重要的软件特性。这些技能使得PXI总线成为丈量和自动化体系的高功用、低本钱布置渠道,运用于比如出产线测验、军工与航空航天、机器状况监控、轿车以及工业测验范畴。PXI在1997年完结开发,并在1998年正式推出,它是为了满意日益添加的对杂乱仪器体系的需求而推出的一种开放式工业规范。现在,PXI规范由PXI体系联盟(PXISA)所办理。该联盟由超越65家公司组成,一起推行PXI规范,保证PXI的互换性,并保护PXI规范。PXI在模块化仪器渠道得到了广泛的运用,这种渠道根据紧凑、高功用丈量硬件,并集成了守时和同步资源,关于传统的独立仪器来说是抱负的代替产品。
PCI Express
PCI Express与PCI类似,一般不会直接用于仪器操控,而是作为一种PC外设总线, 用于衔接GPIB设备进行仪器操控。可是,因为PCI Express总线速度极高,能够用作模块化仪器的背板总线。
VXI
VXI(面向仪器体系的VME扩展)总线是针对多厂商工业仪器规范的初次测验。VXI开始在1987年推出,接着被界说为IEEE 1155规范。VXI总线的缺陷包含:缺少软件规范,无法明显提高体系吞吐率;并且因为VXI不运用规范的商用PC技能,无法下降体系本钱。