破除“万能总线”的神话

万能总线技术存在吗？许多公司宣称其总线技术可以用作万能总线，能够满足所有应用需求。但事实上，每种总线技术都有各自的优缺点，适合不同的应用场合。

历史表明，用一个所谓的万能总线来适用于各种设备的主张是徒劳的。虽然IEEE-1394(火线)距离商用化还有一年时间，因为非常相信火线的能力，惠普公司反对进一步改进已被广泛接受的IEEE-488标准。

惠普公司当时公开要求IEEE成员反对提高于1997年12月发布的IEEE-488标准的带宽，惠普公司认为"火线具有更好的前途，可以提供比建议的IEEE-488修改版大得多的带宽。为了提高速度，计算机行业已经在开发优秀的解决方案，为什么我们还要在尚有疑问的IEEE-488的扩展上投入巨资呢？"

自IEEE-488标准发布以来，该标准一直在满足许多用户的需要(而改进的IEEE 488.1-2003版本将速度提高了8倍)。与此同时，用户也已经认识到了IEEE-1394的局限性。虽然IEEE-1394在高速连接数字摄像机方面是一种非常有效的总线技术，但它在其它设备中却得不到广泛的认可。

虽然每种总线技术都有显著的优势，但认为某种总线没有缺点或局限是言过其实的夸夸之谈。理解各种总线的优势，对测试设备与测量系统的设计师们是非常有益的。

实际应用中，系统通常包含多条通信总线，它们是综合系统中软件的基础框架，通过它们将各种完全不同的技术有机整合在一起。目前已经有许多高速数据总线可用于测试与测量设备。本文将介绍影响这些通信总线应用的一些特性，并对几种流行技术进行比较。

为了评估各种总线技术是否适合某种应用，工程师必须考虑总线的关键属性，例如延迟时间、带宽、软件支持能力、通信距离和实用性等。特别是延迟时间和带宽对性能有很大的影响。延迟时间是指数据在总线上传输的延时，而带宽代表数据在总线上发送的速率，通常以MB/s表示。

如果将测量总线比作高速公路的话，延迟时间则与公路上的红灯数量有关，而带宽则与公路的宽度和车辆行驶速度有关。延迟时间将对像数字万用表(DMM)测量、开关测量等应用产生直接的影响。而带宽在波形产生和采集以及射频测量等应用中非常重要。图1对不同总线的延迟时间和带宽作了比较。

图1：满足许多不同应用需求的总线性能

软件支持是一个很重要的因素，因为通过合适的工具可以进行硬件参数提取，并降低将各种仪器整合成一个完整测试系统的难度。如果测量总线规定了标准的驱动软件，工程师就可以充分利用这些标准驱动程序进行编程，进而降低系统的整合难度。

另外一个需要考虑的因素是支持的距离。像天线范围测量这样的应用就可能要求测量组件之间保持一定的距离。另外，工程师应该考虑从PC到总线连接的可用性以及针对特定总线的仪器可用性。最后，要考虑选用这种测量总线的仪器成本。

非常适用于测试和测量设备的PCI Express是从PCI总线发展而来的一种总线。与PCI相比，PCI Express的带宽有了很大的提高，每个方向的信道速率可以达到4GB/s，同时在软件上仍兼容于PCI。USB" target="_blank">USB接口，由于其使用范围宽和其即插即用的方便特性，目前也深受大众欢迎。LAN" target="_blank">LAN作为一种总线特别适用于分布式应用场合。最后还有GPIB总线，也是一种非常成功的测量总线，因为它具有相对较低的延迟时间，因而适用于很多类型的仪器。

PCI Express总线不仅具有速度快、采用模块化硬件架构以及与PCI兼容的特性，而且还具有低的延迟时间和更高的总线带宽。而且与PCI、LAN、USB和GPIB不同的是，PCI Express总线带宽不是共享的。这种高带宽可以实现许多新的应用。PCI Express x1在每个方向的通道速率可以达到250MB/s，而x16的通道速率更是高达4GB/s，是PCI的24倍。随着虚拟仪器的逐渐普及，如此高的带宽将显得特别有用。

工程师可以利用虚拟仪器技术，与模块化硬件、开发软件和PC技术相结合来创建用户定义的系统。相对于供应商定义的箱式仪器，软件定义方案则具有更大的灵活性。因为这种方法基于具有更强功能和更快速度的PC技术。模块化硬件将仪器分解成单个测量部件，工程师可以根据需要组合这些部件，从而设计出他们自己特定要求的测量仪器。这种分解要求为部件之间的数据流提供高性能的数据链接。而更高带宽的PCI Express正好可以用来满足部件之间的这种高数据流速率。另外，PCI Express还能改善点对点通信性能，因此系统中的仪器相互间可以借助PCI Express进行快速便捷的通信。最后，PCI Express在设计时就考虑到了兼容性问题。由于采用了精心设计的