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2002年末，USBTMC(Universal Serial Bus Test & Measurement Class，通用串行總線(xiàn)測試與測量級)規范出臺。隨著(zhù)USBTMC儀器上市，許多人可能對這種新協(xié)議如何影響測試測量工業(yè)產(chǎn)生疑惑。制造商如今擁有了在它們的儀器內包含 USB的選擇。同樣，測試工程師能夠使用USB作為研制自動(dòng)測試系統的框架，配有IEEE-488/ GPIB、 PCI、 PXI和以太網(wǎng)。 但是，USBTMC將震撼整個(gè)測試測量工業(yè)并且改變已有的做法嗎？ 軟件是關(guān)鍵 20年前，當GPIB是唯一可用的測試測量總線(xiàn)時(shí)，大多數人采用GPIB專(zhuān)用調用編寫(xiě)測試應用。當引入一條新總線(xiàn)時(shí)，工程師不僅得學(xué)習其特性，而且還要學(xué)習新的通信協(xié)議和編程方法。 后來(lái)，國家儀器公司與GenRad、Racal Instruments、Tektronix及Wavetek等公司在1993年創(chuàng )立了VXIplug&play Systems聯(lián)盟。1995年，VXIplug&play Systems聯(lián)盟定義了 VISA，即虛擬儀器軟件結構。它賦予了測試工程師觀(guān)察儀器控制的嶄新方法。通過(guò)提煉總線(xiàn)之間的差異，合并總線(xiàn)協(xié)議，并提供統一的應用編程接口(API)來(lái)與測試設備進(jìn)行通信，不用考慮通信總線(xiàn)，VISA改變了儀器控制和測試工業(yè)。 不再有復雜的排列 通過(guò)合并VISA技術(shù)，儀器驅動(dòng)器——專(zhuān)注于儀器功能性而不是儀器通信——成為與測試設備通信的方式。測試應用不再被迫構建儀器所接受的用于配置的復雜排列。相反，應用有望令儀器驅動(dòng)器來(lái)配置儀器并創(chuàng )建合適的排列。由于VISA技術(shù)被應用于儀器驅動(dòng)器，同樣的儀器驅動(dòng)器與儀器協(xié)同工作，而不用考慮通信總線(xiàn)。 正因為這些好處，VISA如今已成為儀器通信的測試測量標準。它受到所有主要儀器供應商的支持。它還包含對所有主要儀器總線(xiàn)的支持，如GPIB、串行、以太網(wǎng)、USB和VXI。此外，國家儀器公司實(shí)現的VISA還包含對PXI儀器的支持。 符合VXIplug&play 或 IVI (可互換虛擬儀器)儀器驅動(dòng)器標準的儀器驅動(dòng)器通常需要將VISA作為根本的I/O傳輸來(lái)使用。1996年，國家儀器公司研制出儀器驅動(dòng)器網(wǎng)絡(luò )。該網(wǎng)絡(luò )令測試工程師能在線(xiàn)發(fā)現他們所需要的驅動(dòng)器，下載，然后立即將其集成到他們的應用中。網(wǎng)上目前有面向4000多種儀器的儀器驅動(dòng)器。 獲得合適的儀器 由于VISA和儀器驅動(dòng)器，測試工程師不需要在編寫(xiě)程序連接儀器時(shí)擔心使用何種總線(xiàn)。但有一點(diǎn)要注意。工程師需要使用合適的儀器。由于一個(gè)標準VISA儀器session (也稱(chēng)為INSTR session)采用工業(yè)標準協(xié)議通信，為了與以太網(wǎng)儀器通信，你需要使用一個(gè)符合TCP/IP儀器協(xié)議規范的儀器(也稱(chēng)為VXI-11)。 一些儀器制造商采用專(zhuān)有的以太網(wǎng)協(xié)議與它們的儀器通信。當心這些儀器，因為復用通信代碼或必要時(shí)替代該儀器將很困難。同樣也需當心USB儀器。VISA支持工業(yè)標準USBTMC和USBTMC-USB488協(xié)議。不屬于其中一類(lèi)的USB儀器編程可能與其GPIB格式的有所不同。最佳的儀器具有多總線(xiàn)選擇，并且遵循VISA支持的工業(yè)標準協(xié)議。 多總線(xiàn)協(xié)同 GPIB、以太網(wǎng)和USB均為可行的總線(xiàn)選擇，而且每一個(gè)均有其優(yōu)缺點(diǎn)。測試工程師的艱巨任務(wù)是，對于給定的應用，確定何種總線(xiàn)最好。 例如，GPIB風(fēng)行30多年；當今超過(guò)90%的測試測量?jì)x器提供GPIB通信選擇。這是因為，對于大多數儀器控制應用，GPIB仍然是極好的選擇。它的首字節延遲非常低，因此包含大多數為小傳輸的儀器控制應用在GPIB下往往比其它任何一種總線(xiàn)速度更快。它還有魯棒性強的連接頭、屏蔽良好的電纜和完全以硬件處理的協(xié)議，使高質(zhì)量的GPIB儀器能被輕而易舉地研制出來(lái)。然而，GPIB電纜可能很大，而且笨重，總吞吐量為1.5MB/s (或12Mbps)，因此大量數據傳輸可能比其它總線(xiàn)效率低。支持IEEE-488.1-2003非內鎖握手協(xié)議的儀器能將速率增加到8MB/s (64Mbps)，從而使大量數據傳輸更為有效。 作為對比，USB和以太網(wǎng)的首字節延遲很高，使少量傳輸效率較低。然而，USB帶寬為480Mbps(考慮協(xié)議和總線(xiàn)overhead，實(shí)際約400Mbps)，在移動(dòng)大塊數據時(shí)非常有效。 此外，USB的可用性使其對儀器便攜性非常重要的桌面應用充滿(mǎn)吸引力。國家儀器公司有一篇論文載于網(wǎng)站上，標題為“儀器控制和連接內的新型總線(xiàn)技術(shù)”，探討了多總線(xiàn)協(xié)同。 多總線(xiàn)測試系統 一個(gè)測試系統包含一個(gè)或多個(gè)采用GPIB、VXI、PXI、以太網(wǎng)或串行總線(xiàn)進(jìn)行通信的儀器。隨著(zhù)更多測試測量總線(xiàn)問(wèn)世，單總線(xiàn)測試系統將會(huì )被多總線(xiàn)測試系統所取代。多總線(xiàn)測試系統的優(yōu)勢在于它讓測試工程師將儀器連接到最匹配其特性的總線(xiàn)上。比如，你能利用GPIB儀器來(lái)做大部分工作，以太網(wǎng)儀器在測試系統間共享，USB儀器處理大量數據組。 除了這些通用的基于信息的儀器總線(xiàn)，你能集成基于寄存器的儀器總線(xiàn)，如VXI和PXI�；诩拇嫫鞯目偩�(xiàn)與String不通信，因此沒(méi)有分解(parsing)的費用。 此外，這些基于寄存器的總線(xiàn)延遲低，帶寬大。例如PXI的延遲在亞微秒級，帶寬超過(guò)1Gbps。 幸運的是，所有這些儀器能用采用VISA通信的儀器驅動(dòng)器來(lái)控制，不用擔心背后的協(xié)議。 因此，讓我們回到最初的問(wèn)題：USBTMC將震撼整個(gè)測試測量工業(yè)，并改變常規做法嗎？ 答案：不完全是。 每種總線(xiàn)有其優(yōu)點(diǎn)，使用何種總線(xiàn)應該基于你的應用。自從出現了USBTMC-USB488儀器，測試工程師如今在儀器連接性方面有了另外一個(gè)選擇，使他們只需對測試設置進(jìn)行小許改動(dòng)就能利用USB的獨特特性。然而，這僅是數年前研制出的測試系統的少許進(jìn)步。 由于靈活性，測試工程師應該尋找支持多通信總線(xiàn)的儀器。此外，使用能與工業(yè)標準協(xié)議通信的儀器，并且有一個(gè)基于VISA的儀器驅動(dòng)器，使你具備一大優(yōu)勢，即你的代碼工作如常，不管你選擇何種總線(xiàn)。 |
