DIY编程器网

标题: 如何为仪器控制系统选择合适的硬件总线 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-12 08:06
标题: 如何为仪器控制系统选择合适的硬件总线
概览

当您面对各种各样的仪器连接总线时，可能会很难为自己的应用作出最合适的选择。可以说每个总线都有各自的优势和相应的优化技术。因此，请您先问问自己如下四个问题，比较一下最常见PC总线的功能选项，即可作出决定。

什么总线可以用在仪器和计算机上？
我需要什么样的总线性能？
该仪器将要用在什么环境中？
设置和配置总线的难易程度如何？

更多关于仪器控制总线的信息

常见总线的选择指南
仪器控制硬件总线概述

1.什么总线可以用在仪器和计算机上？

一款仪器通常会提供一个或更多个总线选择，用于仪器的控制；PC通常也会为仪器控制提供多种总线选择。如果PC上没有自带连接到某种仪器的总线，您也可以通过一个插件板或者外部转换器来添加总线。用于仪器控制的总线类型很多，大体可以分为以下几类：

用于与机架式仪器连接的独立总线，包括测试与测量专用总线，如GPIB总线，以及其它PC标准总线，如串行总线（RS232）、以太网总线和USB总线。您也可以使用一些独立总线作为与其它独立总线转接的媒介，例如USB至GPIB转换器。
内嵌于模块化仪器的接口总线包括PCI、PCI Express、VXI、和PXI。您也可以使用这些总线作为一个媒介，为不具备独立总线的PC添加独立总线，例如：使用 NI PCI-GPIB控制器板卡。

2. 我需要什么样的总线性能？

影响总线的性能的三个主要因素包括：带宽、延迟和仪器实现方式。

带宽是数据传输的速率，它通常以百万比特每秒为单位测量。
延迟是数据传输的时间，通常以秒为单位。例如，通过以太网传输时，大的数据块被分解为小片段，然后以多个数据包的方式发送。延迟就是其中一个数据包的传输时间。
总线软件、固件和硬件的仪器实现方式将影响总线性能。并不是所有的仪器都是生来一致的，无论是用户定义的虚拟仪器还是厂商设计的传统仪器，在仪器具体实现过程中所采用的折中措施，都将影响仪器性能。虚拟仪器的一个好处就是：最终用户作为仪器的设计者，在仪器实现的过程中，自己就可以作出最优的折中决定。

图1. 比较主流测试和测量总线的理论带宽与延迟。

3. 该仪器将要用在什么环境中？

在开发一个仪器控制应用时，充分考虑其部署环境是很重要的。您需要考虑的主要因素包括：仪器到PC之间的距离，以及接口和电缆的坚固性。这两个因素在为仪器控制系统选择总线时至关重要。

仪器到PC之间的距离
如果您的仪器离PC很近（小于5米），您就可以灵活地选择任意一种总线类型。如果您的仪器远离PC，例如，在另一个房间内或另一幢大楼里，那么您应该考虑分布式仪器控制系统的体系架构。分布式仪器控制系统中可能包括扩展器、中继器、LAN/LXI, 或者LAN转换器(例如，以太网至GPIB转换器)。

接口和电缆的坚固性
如果您的仪器处在充满噪声干扰的环境中，例如工业环境，那么您可以考虑使用提供保护的接口总线，隔离环境干扰。例如，在一个生产车间里，GPIB或者USB将是一个更加合适的选择，因为它的电缆锁定牢靠，具有坚固耐用的屏蔽指标。

4. 设置和配置总线的难易程度如何？

当您在选择总线接口时，请注意其设置和安装方式。某些仪器部署在有许多用户交互的地方，例如实验室中，这是就应该考虑选择SUB总线接口，使用起来非常方便，且与用户习惯一致。对于需要考虑安全性的仪器控制系统，您应该意识到信息技术部门可能会禁止使用以太网/LAN/LXI等总线。如果您确定以太网/LAN/LXI对于您的仪器控制系统来说是最佳总线接口，那么当您将其部署在一个需要考虑安全性的环境中时，应该在整个设计实施过程中与信息技术部门协同工作。

5. 常见总线的选择指南

总线	带宽 (MB/s)	延迟 (?s)	距离 (m) (不使用延长)	设置与安装	连接器坚固性
GPIB	1.8 (488.1) 8 (HS488)	30	20	良好	最佳
USB	60 (高速)	1,000 (USB) 125 (高速)	5	最佳	良好
以太网/ LAN	12.5 (快速) 125 (Gigabit)	1,000 (快速) 1,000 (Gigabit)	100	良好	良好
PCI	132	1.7	内部 PC 总线	较好	较好最佳(对于 PXI)
PCI Express	250 (x1) 4,000 (x16)	0.7 (x1) 1.7 (x4)	内部 PC 总线	较好	较好最佳(对于 PXI)

欢迎光临 DIY编程器网 (http://diybcq.com/)