研华基于USB总线的虚拟仪器测量技术

　　计算机总线技术发展，计算机测控领域发挥越来越重要作用，计算机总线从最初低速ISA总线，发展到133MPCI总线，一直到10G带宽PCI-Epress总线，使应用于高速采集"数据传输总线瓶颈"逐渐到解决。

　　另，以太网技术发展，传输速率从10M发展到1G，使基于网络分布式到迅速发展，但以太网采集模块无法实现PCI总线中断和DMA响应功能，实现高速采集还需要采集模块具有CPU等。测量总线VXI/PXI/LXI技术可以实现高速采集、同步触发与热插拔功能，但价格昂贵。

　　USB总线出现，恰好解决这一问题。Intel公司开发通用串行总线架构(USB)目最早是考虑基于计算机与电话之间连接、设备连接易用性和端口扩充，而目前应用到各个领域。速度从11M到USB2.0480Mbps，已超过百兆以太网，且具有总线供电、热插拔、中断功能等，且成本低廉、架构开放，广泛应用于一般测量领域。

USB规范

　　USB传送信号和电源是一种四线电缆，两根电源线（V-bus/GND）使用+5V电源,两根信号线(D+/D-),采用长短针方式可以保证热插拔过程中安全，同时USB规范制定了"电源管理"功能，系统软件可以与主机能源管理系统结合共同处理各种电源子件如挂起、唤醒，有特色是，USB设备应用特有电源管理特性，可让系统软件控制电源管理并自动识别USB设备。最新USB2.0规范支持480M传输速率，从PCIExpressIO桥中引出，保证了高速传输。

USB总线布局技术

　　USB连接了USB设备和USB主机，USB物理连接是有层次性星型结构。每个网络集线器是星型中心，每条线段是点点连接。从主机到集线器或其功能部件，或从集线器到集线器或其功能部件，从图中可看出USB拓扑结构。USB规范规定使用Hub扩展可拨接多达127个外设，最多六层，标准USB电缆长度为5m，Hub或中继器可以使外设距离达到30m（6*5）。近些年出现一种"USB延长器"技术，使用5类线可以将USB延长至100M，这种技术扩展了USB测量系统灵活性，但要求高速和准确测量系统来说该技术需要进一步检验，并没有包含规范中。

USB数据传送类型

　　USB定义了4种传送类型：

　　·控制传送：可靠、非周期性、由主机软件发起请求回应传送，通常用于命令事务和状态事务。

　　·同步传送：主机与设备之间周期性、连续通信，一般用于传送与时间相关信息。这种类型保留了将时间概念包含于数据中能力。但这并不意味着，传送这样数据时间总是很重要，即传送并不一定很紧急。

　　·中断传送：小规模数据、低速、固定延迟传送。

　　·批传送：非周期性，大包可靠传送。典型用于传送那些可以利用任何带宽数据，这些数据当没有可用带宽时，可以容忍等待。

　　USB数据采集模块设计

　　USB系列模块是研华公司开发数据采集模块，包括完整A/D，D/A，DIO，USB转串口，USB Hub等产品，采用USB2.0标准，并进行加固型工业设计，各领域有较多应用。

　　以USB-4718 8通道热电偶输入模块为例，原理图如下：

　　差分信号多路选择开关进入A/D转换器，转换后数字信号USB接口芯片与计算机USB Host相连，A/转换原理图如下：

　　提供硬件产品同时，研华提供完整Windows，WinCE，Linux等操作系统下驱动。可以使用VC、VB、Delphi等高级语言进行开发，驱动接口也可以应用到Labview软件中。

　　ActiveDAQ Pro是研华新推出图形化测量专用组件，利用研华数据采集卡驱动和ActiveDAQ Pro将复杂开发过程全部封装起来，给使用者呈现是极其强大功能、稳定性能和简单应用开发，这也体现了成熟产品公司产品流程完善。

　　以下是利用研华USB-4718 8通道热电偶输入模块、设备驱动和ActiveDAQ Pro开发虚拟万用表实例。可以实现万用表全部功能，界面美观。还包括普通万用表不具备温度测量、曲线显示、数据记录和通讯功能。

　　如欲咨询USB相关技术及研华产品信息，欢迎致电免费咨询专线800-810-0345，或联络当经销商。