計算機技術在測控領域發揮著越來越重要的作用。通用串行總線架構(USB)的速度已從11 Mb/s的發展到USB2.0的480 Mb/s,超過了百兆以太網,且具有總線供電、熱插拔、中斷等功能,其成本低廉、架構開放,已被廣泛應用于普通測量領域。
USB通過一種四線電纜、兩根電源線(V-bus/GND)、兩根信號線(D+/D-)傳遞信號,使用+5V電源。采用長短針的方式可以保證熱插拔過程中的安全,同時USB規范制定了“電源管理”功能,系統軟件可以與主機的能源管理系統結合共同處理各種電源子件,如掛起、喚醒。USB設備應用特有的電源管理特性,可讓系統軟件控制電源管理并自動識別USB設備。
USB的總線布局技術
USB連接了USB設備和USB主機,USB的物理連接是有層次的星型結構。每個網絡集線器都在星型中心,每條線段是點點連接。從主機到集線器或其功能部件,或從集線器到集線器或其功能部件。USB規范規定通過使用Hub擴展可撥接多達127個外設,最多六層,標準USB電纜長度為5 m,通過Hub或中繼器可以使外設距離達到30m(6×5)。近些年出現一種“USB延長器”技術,通過使用5類線可以將USB延長至100 m,這種技術擴展了USB測量系統的靈活性。
USB數據采集模塊設計
USB系列模塊是研華公司開發的數據采集模塊,包括完整的A/D、D/A、DIO、USB轉串口、USB Hub等產品,采用USB2.0標準,并進行加固型工業設計,在各領域有較多的應用。以USB4718為例,其原理圖如圖1所示。
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圖1 USB4718原理圖
差分信號通過多路選擇開關進入A/D轉換器,轉換后的數字信號通過USB接口芯片與計算機的USB Host相連。
在提供硬件產品的同時,研華公司提供完整的Windows、WinCE、Linux等操作系統下的驅動。不僅可以使用VC、VB、Delphi等高級語言進行開發,通過驅動接口也可以應用到Labview軟件中。
ActiveDAQ Pro是研華公司新推出的圖形化測量專用組件,利用研華數據采集卡驅動和ActiveDAQ Pro將復雜的開發過程全部封裝起來,給使用者呈現的是極其強大的功能、穩定的性能和簡單的應用開發,這也體現了成熟公司產品流程的完善。
圖2是利用研華USB4718、設備驅動和ActiveDAQ Pro開發的虛擬萬用表的實例。它可以實現萬用表的全部功能,包括普通萬用表不具備的溫度測量、曲線顯示、數據記錄和通信功能。
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?????????????????????????????????????????????? 圖2 虛擬萬用表界面
EMI分析儀用來對電子產品的EMI(電磁干擾)進行采集與分析。
研華公司的USB總線產品已經廣泛應用在移動測試、分布式測試等領域。基于USB總線的數據采集新產品仍在不斷推出,為客戶提供了從硬件到軟件的完整解決方案。
