USB仪器将成测量仪器主流
发布时间:2008/5/26 0:00:00 访问次数:502
0引言
1993年英特尔公司的第五代微处理器奔腾问世，它使用的pci总线达到32位，时钟33mhz，带宽达到132 mb/s ~264mb/s。1995年为解决pc机传统外设总线不能适应奔腾芯片的瓶颈，以pc供应商康柏、dec、ibm和软件公司微软为首推出了通用串行总线（usb），成立usb实施论坛（usbif），开始对usb进行推广和认证。usb1.1版的低速率是1.5mbps，全速数据率是12mbps，主控制器将总线传输时间划分为帧，每帧1ms，在帧时间内传输多个事务处理到多个器件上
。usb总线的机械连接非常简单，电缆是4芯的屏蔽线，一对双绞线（d+，d-）传送信号，另一对双绞线（vbus，电源地）传送+5v的直流电压；连接器有a型（或小a型）和b型（或小b型）两种。usb器件的即插即用（即热插拔）是一个优势，对用户来说，第一次插入usb器件时，通过手动或自动安装驱动程序后就可以使用该器件。一个usb主控制器端口最多可连接127个器件，各器件之间的距离不超过5米。2000年usb2.0版规范推出，将usb总线的数据率提高到480mbps的高速，并向后兼容。在高速usb总线上，主控制器将每帧1ms再划分成8个微帧，每个微帧125μs，能完成更多事务处理，使总的数据率提高40倍。
usb接口规范将多种pc机外设具有相似特性的归纳为某一类，例如鼠标、键盘等属于hid类，音响产品属于audio类，cd、硬盘、闪存属于mass storage类。微软的windows操作系统为常用类别提供驱动程序，实现自动安装。不在windows支持的usb器件（如测量仪器）需要提供自己的驱动程序，或者安装程序将有关应用和驱动程序打包在一起，一次性完成器件的安装。usbif负责对符合usb接口规范的硬件和程序作认证，发给认证标志。驱动程序还可获得微软硬件设备质量（whql）认证，实现在windows操作系统下的自动安装。
2000年后，台式pc都增加了usb接口，笔记本电脑甚至安装了两个usb接口。现在数以亿计的带有usb接口的pc机在运行，数以十亿计的pc机外设和其他设备，其中包括usb测量仪器使用usb接口。正是由于usb接口拥有大量pc机外设，使得usb接口的支持产品，包括控制器芯片、集成器和桥接器、电缆和连接器、驱动程序和安装程序、开发工具等非常普及，加上usb接口的安装方便、数据率较宽、容易扩展、即插即用、成本较低等特点，出现了更多使用usb接口的电子产品。
1新兴的usb测量仪器族
usb接口进入测量仪器是从1998年开始的，当时iotech和ni两家公司首先在他们的数据采集仪器中使用了usb接口，随后许多著名仪器公司都接纳了usb接口。最简单的做法是增加usb作为外设接口，因为台式测量仪器大部分装有嵌入式微处理器，并且一部分台式测量仪器采用内置奔腾处理器的windows平台，所以安装usb接口是顺理成章的事情。2000年，横河电机开始在数字示波器上安装usb接口，之后安捷伦、力科、泰克亦在数字示波器上配备usb接口。2003年，因为安捷伦和ni在广泛应用的虚拟仪器软件结构（visa）的i/o层增加了对usb的支持，所以usb接口普遍被台式、便携式、模块式测量仪器接受为标准接口之一。传统的ieee488接口仪器和rs232接口仪器可以通过usb-ieee488和usb-rs232转换器与台式和笔记本电脑连接。
经过实际应用，证明usb接口在测量仪器中确实是简单方便和低成本的互连技术，它在数据采集系统取得了令人瞩目的成果。传统上，pc平台的数据采集系统卡需要占用isa或pci插槽，以及从插卡引出至传感器的大量线缆，数据采集增加时受pc机插槽数目、地址、中断等硬件和软件资源的限制，可扩展性较差，抗电磁干扰性能差，安装拆卸困难，成本并不经济。随着pc机配置usb接口和数据率的提高以及usb接口芯片价格的下降，使usb接插件和电缆较便宜，导致大量usb数据采集系统的推出，售价从100美元至1000美元，很受用户的欢迎。事实上，这种借助pc机配置的扩充总线或外设总线成果，用于测量仪器系统的成功经验已有先例，pci、pxi、vxi和即将公布的lxi各种总线的仪器扩展应用，都充分发挥了pc机的普及率高、产品成本低、使用方便等显著特点。pc机市场比测量仪器市场大得多，投入的开发和制造资源极为丰富，这些都是优势，也是测量仪器业所不具备的。测量仪器业在20世纪60年代曾独立开发出gpib总线（即ieee488），它是惠普公司经10年努力获得的成果，值得注意的是ieee488至今仍是台式仪器的首选总线。自ieee488总线之后，ni公司提出虚拟仪器的概念，并借船出海，充分发挥pc机的硬件和软件资源用于测量仪器，成绩斐然，带动了测量仪器的发展。
但是，usb接口在测量仪器的扩展应用并无仪器公司或机构的推动，情况与ieee488、vxi、
0引言
1993年英特尔公司的第五代微处理器奔腾问世，它使用的pci总线达到32位，时钟33mhz，带宽达到132 mb/s ~264mb/s。1995年为解决pc机传统外设总线不能适应奔腾芯片的瓶颈，以pc供应商康柏、dec、ibm和软件公司微软为首推出了通用串行总线（usb），成立usb实施论坛（usbif），开始对usb进行推广和认证。usb1.1版的低速率是1.5mbps，全速数据率是12mbps，主控制器将总线传输时间划分为帧，每帧1ms，在帧时间内传输多个事务处理到多个器件上
。usb总线的机械连接非常简单，电缆是4芯的屏蔽线，一对双绞线（d+，d-）传送信号，另一对双绞线（vbus，电源地）传送+5v的直流电压；连接器有a型（或小a型）和b型（或小b型）两种。usb器件的即插即用（即热插拔）是一个优势，对用户来说，第一次插入usb器件时，通过手动或自动安装驱动程序后就可以使用该器件。一个usb主控制器端口最多可连接127个器件，各器件之间的距离不超过5米。2000年usb2.0版规范推出，将usb总线的数据率提高到480mbps的高速，并向后兼容。在高速usb总线上，主控制器将每帧1ms再划分成8个微帧，每个微帧125μs，能完成更多事务处理，使总的数据率提高40倍。
usb接口规范将多种pc机外设具有相似特性的归纳为某一类，例如鼠标、键盘等属于hid类，音响产品属于audio类，cd、硬盘、闪存属于mass storage类。微软的windows操作系统为常用类别提供驱动程序，实现自动安装。不在windows支持的usb器件（如测量仪器）需要提供自己的驱动程序，或者安装程序将有关应用和驱动程序打包在一起，一次性完成器件的安装。usbif负责对符合usb接口规范的硬件和程序作认证，发给认证标志。驱动程序还可获得微软硬件设备质量（whql）认证，实现在windows操作系统下的自动安装。
2000年后，台式pc都增加了usb接口，笔记本电脑甚至安装了两个usb接口。现在数以亿计的带有usb接口的pc机在运行，数以十亿计的pc机外设和其他设备，其中包括usb测量仪器使用usb接口。正是由于usb接口拥有大量pc机外设，使得usb接口的支持产品，包括控制器芯片、集成器和桥接器、电缆和连接器、驱动程序和安装程序、开发工具等非常普及，加上usb接口的安装方便、数据率较宽、容易扩展、即插即用、成本较低等特点，出现了更多使用usb接口的电子产品。
1新兴的usb测量仪器族
usb接口进入测量仪器是从1998年开始的，当时iotech和ni两家公司首先在他们的数据采集仪器中使用了usb接口，随后许多著名仪器公司都接纳了usb接口。最简单的做法是增加usb作为外设接口，因为台式测量仪器大部分装有嵌入式微处理器，并且一部分台式测量仪器采用内置奔腾处理器的windows平台，所以安装usb接口是顺理成章的事情。2000年，横河电机开始在数字示波器上安装usb接口，之后安捷伦、力科、泰克亦在数字示波器上配备usb接口。2003年，因为安捷伦和ni在广泛应用的虚拟仪器软件结构（visa）的i/o层增加了对usb的支持，所以usb接口普遍被台式、便携式、模块式测量仪器接受为标准接口之一。传统的ieee488接口仪器和rs232接口仪器可以通过usb-ieee488和usb-rs232转换器与台式和笔记本电脑连接。
经过实际应用，证明usb接口在测量仪器中确实是简单方便和低成本的互连技术，它在数据采集系统取得了令人瞩目的成果。传统上，pc平台的数据采集系统卡需要占用isa或pci插槽，以及从插卡引出至传感器的大量线缆，数据采集增加时受pc机插槽数目、地址、中断等硬件和软件资源的限制，可扩展性较差，抗电磁干扰性能差，安装拆卸困难，成本并不经济。随着pc机配置usb接口和数据率的提高以及usb接口芯片价格的下降，使usb接插件和电缆较便宜，导致大量usb数据采集系统的推出，售价从100美元至1000美元，很受用户的欢迎。事实上，这种借助pc机配置的扩充总线或外设总线成果，用于测量仪器系统的成功经验已有先例，pci、i、vxi和即将公布的lxi各种总线的仪器扩展应用，都充分发挥了pc机的普及率高、产品成本低、使用方便等显著特点。pc机市场比测量仪器市场大得多，投入的开发和制造资源极为丰富，这些都是优势，也是测量仪器业所不具备的。测量仪器业在20世纪60年代曾独立开发出gpib总线（即ieee488），它是惠普公司经10年努力获得的成果，值得注意的是ieee488至今仍是台式仪器的首选总线。自ieee488总线之后，ni公司提出虚拟仪器的概念，并借船出海，充分发挥pc机的硬件和软件资源用于测量仪器，成绩斐然，带动了测量仪器的发展。
但是，usb接口在测量仪器的扩展应用并无仪器公司或机构的推动，情况与ieee488、vxi、
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