更少的硬件=更多的功能

最近您会发现，现在大多数的电子设备都会将多种功能集成于一体。三年前，可能这些设备的体积是现在的两倍大，而其功能特性却只有现在的一半。理想状 况下，人们希望一位个人助理能够携带所有物品，其中包括照相机、电话、无线笔记本电脑、音乐播放器、时钟、通信簿等等。为了取代这样的个人助理，消费电子 市场将所有这些设备方便地集成在单个封装内以提升功能特性，因而产生了多功能的移动电话。

对于极高灵活性的追求，仪器系统市场与消费电子市场并没有任何不同。公司和顾问人员不断地努力，以最大化利用数量有限的、通常也是非常昂贵的测量设备。这一驱动力引发了数据采集的多项演化。

早期的数据采集系统，或者甚至更简单的数据录入装置，都是为单个实际物理量的测量而专门设计的一次性产品。一台温度数据记录装置便是如此，如欲测量 更多的温度，便需要更多的设备、空间和费用。一个更为重大的变革随着计算机技术的大规模应用而产生。数据采集系统立刻被划分为成计算组件和测量硬件组件。 这一朝向基于PC的仪器系统或者说虚拟仪器系统的转变给予终端用户巨大的灵活性，因为利用标准PC与可编程应用软件的强大功能，处理和分析能力几乎是无止 尽的。对于数据采集硬件，多功能设备开始被广泛使用，包括ISA、PCI、PCMCIA、PCIe和USB等在内的多种PC总线，以及大量独立的专有协 议。数据采集设备也开始测量包括模拟信号和数字信号在内的多种类型信号，但是，尽管支持多种类型信号的测量，这些设备仍是完全由制造商装配，而留给客户的 是多余的通道、不必要的测量类型或随着项目发展而受限的通道数。因此，出现了数据采集系统的另一次重要变革——模块化系统。

模块化系统可以说是一种构建系统的最佳方案，因为它使得系统在需要再次对额外的基本组件进行投资之前，实现合理的扩展。模块化系统与平台由多家制造 商按照多项标准(部分标准是开放式的，如PXI和VXI，其余标准则是专用的)设计和构建而成。模块化I/O旨在支持终端用户仅购买所需的通道数和信号类 型，并能够在未来进行系统升级而无需重复投资。模块化系统的许多技术优势为制造商和客户共享。客户可以购买新的模块以升级、扩展或改造该系统。而通过在其 产品线添加具有新的测量类型或通道数的新模块，制造商可以更为迅捷地提升数据采集平台，以满足客户的需求。

目前，从单个仪器来解决所有问题到根据项目需求分开购买与配置各种独立模块来实现的发展趋势已然形成。该趋势综合了商业可用(COTS)的质量、可 靠性和支持的优势与内部自定制的优势。随着技术的进步和仪器系统中所采用的组件尺寸的降低，可以更容易地设计并实现尺寸更小的数据采集系统组件。模块从安 装在大型卡槽中的托盘开始，尺寸逐渐缩小，如今仅仅比一副扑克牌稍大。在硬件与模块的尺寸进一步减小的趋势中，尺寸的降低同时并没有牺牲通道数，例如一些 小尺寸的模块可以提供超过30个通道。

　　图1. NI单模块机盒可以安装C系列数据采集模块

单通道模块可能是一个更经济的解决方案，也可能不是，但无论哪一种方式，模块化的演变已行将止步。那么接下来问题就似乎“下一步是什么?”了解到一 个模块化平台的一些高层次技术优势后，我们可以从中找到答案。模块化系统通过在单个底板或机架上采用可交换模块，已经减少了所需要的系统和测试部门设备库 中组件的数量。遗留问题之一便是仅有通道数和信号类型两个特性可以改变。独立的测量模块解决了改变通道数和信号类型的问题，但市场希望达到更高的灵活性。

　　图2. C系列硬件平台由超过40只模块组成

在数据采集系统的下一项变革中，不仅模块可以互换，而且最终部署模块的机箱也可以互换。测试过程因设备不同，包含多个步骤，其中包括验证、受控环境 下的测试、子系统组件测试、硬件仿真测试、原型系统测试、最终制造测试及其它步骤。通过创建由可互换的模块和可选的部署方式构成的数据采集系统，测试工程 师们可以进一步压缩其硬件需求，进而减少费用、存储空间、与制造商的合约以及对雇员的培训成本。

可复用性的最大化对于充分利用模块化I/O的功能非常重要。正如不同的测量类型对应不同的模块，模块化数据采集系统的下一个演进将为同一组的模块提 供不同的部署选项。部署方式将随行业不同而变化，但都将包括尺寸、可便携性、与PC的连接特性、以独立模式运行的能力、坚固程度、可靠性等类似选项。而 且，与模块一样，没有一个制造商可以覆盖每一种可能的用户方案，但一个模块化的