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控制系統(tǒng)

如何為儀器控制系統(tǒng)選擇合適的硬件總線(二)

星之球激光 來源:NI2013-02-19 我要評論(0 )   

4. 設(shè)置和配置總線的難易程度如何? 當您在選擇總線接口時,請注意其設(shè)置和安裝方式。某些儀器部署在有許多用戶交互的地方,例如實驗室中,這是就應(yīng)該考慮選擇 SUB 總線...

4. 設(shè)置和配置總線的難易程度如何?

 

當您在選擇總線接口時,請注意其設(shè)置和安裝方式。某些儀器部署在有許多用戶交互的地方,例如實驗室中,這是就應(yīng)該考慮選擇SUB總線接口,使用起來非常方便,且與用戶習(xí)慣一致。對于需要考慮安全性的儀器控制系統(tǒng),您應(yīng)該意識到信息技術(shù)部門可能會禁止使用以太網(wǎng)/LAN/LXI等總線。如果您確定以太網(wǎng)/LAN/LXI對于您的儀器控制系統(tǒng)來說是最佳總線接口,那么當您將其部署在一個需要考慮安全性的環(huán)境中時,應(yīng)該在整個設(shè)計實施過程中與信息技術(shù)部門協(xié)同工作。

 

5. 常見總線的選擇指南

1. 常見的儀器硬件總線的簡要介紹

 newmaker.com

6. 儀器控制硬件總線概述

 

GPIB

 

通用接口總線(GPIB)在獨立儀器中是一種最常見的I/O接口。GPIB8位并行數(shù)字通信接口,數(shù)據(jù)傳輸速率高達8 Mb/s。一個GPIB控制器總線可以最多連接14個儀器,并且其布線距離小于20米。但是,您可以通過使用GPIB擴展器和延長器克服這些限制。GPIB電纜和連接器種類豐富,并且是工業(yè)等級的,可以用于任何環(huán)境中。

 

GPIB不是一個#p#分頁標題#e#PC工業(yè)總線,很少用于PC上。但是,您可以使用一個插件板,如PCI-GPIB,或者外部轉(zhuǎn)換器,如NI GPIB-USB,將GPIB儀器控制功能添加到PC上。

 

串行總線

 

串行總線是主要用于老式臺式機和筆記本電腦上的設(shè)備通信協(xié)議,請不要將其與USB混淆。在很多設(shè)備中,串行總線是最常見的儀器通信協(xié)議,而且很多與GPIB兼容的設(shè)備還具有EIA232端口。EIA232 EIA485/EIA422也可以被稱作RS232RS485/RS422

 

串行通信的概念很簡單。串行端口每次發(fā)送和接收一個比特的信息。雖然它比每次傳輸整個字節(jié)的并行通信慢,但是串行總線更簡單,而且使用距離更長。

 

通常情況下,工程師們使用串行接口來傳輸ASCII數(shù)據(jù)。他們使用三個傳輸線路來完成通信:地線、發(fā)送線和接收線。因為串行通信是異步的,端口可以在一條線路上傳輸數(shù)據(jù),而在另一條線路上接收數(shù)據(jù)。其它線路可用于信號握手,但并不是必須的。串行通信的關(guān)鍵指標是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗位。兩個串行端口若要進行通信,這些參數(shù)必須匹配。

 

USB

 

通用串行總線(USB)主要是用于與PC連接的外圍設(shè)備,例如鍵盤、鼠標、掃描儀和磁盤驅(qū)動器等。在過去的幾年中,支持USB連接的設(shè)備數(shù)量急劇增加。USB是一種即插即用技術(shù),當添加一個新設(shè)備時,#p#分頁標題#e#USB主機自動檢測該設(shè)備,發(fā)出詢問以識別該設(shè)備,并為其配置合適的設(shè)備驅(qū)動。

 

USB 2.0對于低速和全速設(shè)備是完全兼容的。其高速模式的數(shù)據(jù)傳輸速率能夠高達480 Mbit/s (60 MB/s)。最新的USB3.0規(guī)范具有超高速模式,其理論數(shù)據(jù)傳輸速率可高達5.0Gbit/s。

 

雖然USB總線的設(shè)計初衷是針對PC外設(shè),但是它的速度、廣泛的適用性以易用性,令其在儀器控制應(yīng)用中具有很大的吸引力。而USB總線在儀器控制中也存在一些不足:首先,USB線纜不是工業(yè)級標準的,可能在充滿噪聲的環(huán)境中導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失;另外,USB線纜沒有鎖緊裝置,線纜可以很輕易地被拔出PC;而且,即便使用了中繼器,USB線纜的最長傳輸距離只有30m。

 

以太網(wǎng)

 

以太網(wǎng)是一種成熟的技術(shù),廣泛應(yīng)用于測量系統(tǒng)中,可以進行通用的網(wǎng)絡(luò)連接以及遠程數(shù)據(jù)存儲。目前,全世界擁有超過一億套配置以外網(wǎng)接口的計算機。而且,以太網(wǎng)還提供了用于儀器控制的功能選項。以太網(wǎng)是基于IEEE 802.3標準定義的,理論上可支持10Mbits/s(10 BASE-T)、100 Mbit/s (100BASE-T) 1 Gbit/s (1000BASE-T)的數(shù)據(jù)傳輸速率。其中,最常見的就是100 Mbit/s (100BASE-T)以太網(wǎng)。

 

基于以太網(wǎng)的儀器控制應(yīng)用充分利用了以太網(wǎng)總線的特點,包括遠程儀器控制、簡便的儀器共享方式、以及易于使用的數(shù)據(jù)結(jié)果的發(fā)布功能等。此外,用戶還可充分利用公司或者實驗室中現(xiàn)有的以太網(wǎng)絡(luò)。然而,對于某些公司來說,以太網(wǎng)的這種特點還會帶來一些麻煩:公司網(wǎng)絡(luò)管理員可能需要介入到儀器應(yīng)用的開發(fā)之中。 #p#分頁標題#e#

 

基于以太網(wǎng)總線的儀器控制還有其它缺點,例如可能存在實際傳輸速率、傳輸確定性以及安全性方面的問題。雖然以太網(wǎng)總線可以實現(xiàn)高達1 Gbit/s的理論傳輸速率,但在實際使用中,由于網(wǎng)絡(luò)同時也被其它應(yīng)用占用,而且存在數(shù)據(jù)傳輸失效等問題,這種理論傳輸速率很少能夠真正實現(xiàn)。此外,由于傳輸速率不穩(wěn)定,以太網(wǎng)很難保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_定性。最后,對于一些敏感的數(shù)據(jù),用戶需要采取額外的安全措施,確保數(shù)據(jù)完整與保密。

 

PCI

 

PCI總線通常不直接用于儀器控制,而是作為一種外設(shè)總線,通過連接GPIB或者串行通信總線來實現(xiàn)儀器控制。此外,由于其PCI總線帶寬較高,常用于模塊化儀器的背板總線,此時,其I/O總線內(nèi)置于測量設(shè)備中。

 

PXI

 

PXI(面向儀器系統(tǒng)的PCI擴展)基于PCI平臺,是一種用于測量和自動化系統(tǒng)的堅固總線。PXI結(jié)合了PCI的電氣總線特性與CompactPCI的堅固性、模塊化及Eurocard機械封裝的特性,并添加了專門的同步總線和重要的軟件特性。這些技術(shù)使得PXI總線成為測量和自動化系統(tǒng)的高性能、低成本部署平臺,應(yīng)用于諸如生產(chǎn)線測試、軍工與航空航天、機器狀態(tài)監(jiān)控、汽車以及工業(yè)測試領(lǐng)域。PXI1997年完成開發(fā),并在1998年正式推出,它是為了滿足日益增加的對復(fù)雜儀器系統(tǒng)的需求而推出的一種開放式工業(yè)標準。如今,PXI標準由PXI系統(tǒng)聯(lián)盟(PXISA)所管理。該聯(lián)盟由超過65家公司組成,共同推廣PXI標準,確保#p#分頁標題#e#PXI的互換性,并維護PXI規(guī)范。PXI在模塊化儀器平臺得到了廣泛的使用,這種平臺基于緊湊、高性能測量硬件,并集成了定時和同步資源,對于傳統(tǒng)的獨立儀器來說是理想的替代產(chǎn)品。

 

PCI Express

 

PCI ExpressPCI相似,通常不會直接用于儀器控制,而是作為一種PC外設(shè)總線, 用于連接GPIB設(shè)備進行儀器控制。但是,由于PCI Express總線速度極高,可以用作模塊化儀器的背板總線。

 

VXI

 

VXI(面向儀器系統(tǒng)的VME擴展)總線是針對多廠商工業(yè)儀器標準的首次嘗試。VXI最初在1987年推出,接著被定義為IEEE 1155標準。VXI總線的缺點包括:缺乏軟件標準,無法顯著提升系統(tǒng)吞吐率;而且由于VXI不使用標準的商用PC技術(shù),無法降低系統(tǒng)成本。

 

 

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