如何為儀器控制系統(tǒng)選擇合適的硬件總線

　　概覽

　　當(dāng)您面對(duì)各種各樣的儀器連接總線時(shí)，可能會(huì)很難為自己的應(yīng)用作出最合適的選擇。可以說(shuō)每個(gè)總線都有各自的優(yōu)勢(shì)和相應(yīng)的優(yōu)化技術(shù)。因此，請(qǐng)您先問(wèn)問(wèn)自己如下四個(gè)問(wèn)題，比較一下最常見(jiàn)PC總線的功能選項(xiàng)，即可作出決定。

• 什么總線可以用在儀器和計(jì)算機(jī)上?
• 我需要什么樣的總線性能?
• 該儀器將要用在什么環(huán)境中?
• 設(shè)置和配置總線的難易程度如何?

　　1.什么總線可以用在儀器和計(jì)算機(jī)上?

　　一款儀器通常會(huì)提供一個(gè)或更多個(gè)總線選擇，用于儀器的控制;PC通常也會(huì)為儀器控制提供多種總線選擇。如果PC上沒(méi)有自帶連接到某種儀器的總線，您也可以通過(guò)一個(gè)插件板或者外部轉(zhuǎn)換器來(lái)添加總線。用于儀器控制的總線類型很多，大體可以分為以下幾類：

• 用于與機(jī)架式儀器連接的獨(dú)立總線，包括測(cè)試與測(cè)量專用總線，如GPIB總線，以及其它PC標(biāo)準(zhǔn)總線，如串行總線(RS232)、以太網(wǎng)總線和USB總線。您也可以使用一些獨(dú)立總線作為與其它獨(dú)立總線轉(zhuǎn)接的媒介，例如USB至GPIB轉(zhuǎn)換器。
• 內(nèi)嵌于模塊化儀器的接口總線包括PCI、PCI Express、VXI、和PXI。您也可以使用這些總線作為一個(gè)媒介，為不具備獨(dú)立總線的PC添加獨(dú)立總線，例如：使用 NI PCI-GPIB控制器板卡。

　　2. 我需要什么樣的總線性能?

　　影響總線的性能的三個(gè)主要因素包括：帶寬、延遲和儀器實(shí)現(xiàn)方式。

• 帶寬是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾剩ǔＲ园偃f(wàn)比特每秒為單位測(cè)量。
• 延遲是數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間，通常以秒為單位。例如，通過(guò)以太網(wǎng)傳輸時(shí)，大的數(shù)據(jù)塊被分解為小片段，然后以多個(gè)數(shù)據(jù)包的方式發(fā)送。延遲就是其中一個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)間。
• 總線軟件、固件和硬件的儀器實(shí)現(xiàn)方式將影響總線性能。并不是所有的儀器都是生來(lái)一致的，無(wú)論是用戶定義的虛擬儀器還是廠商設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)儀器，在儀器具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程中所采用的折中措施，都將影響儀器性能。虛擬儀器的一個(gè)好處就是：最終用戶作為儀器的設(shè)計(jì)者，在儀器實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，自己就可以作出最優(yōu)的折中決定?！　?/li>

 

　　3. 該儀器將要用在什么環(huán)境中?

　　在開發(fā)一個(gè)儀器控制應(yīng)用時(shí)，充分考慮其部署環(huán)境是很重要的。您需要考慮的主要因素包括：儀器到PC之間的距離，以及接口和電纜的堅(jiān)固性。這兩個(gè)因素在為儀器控制系統(tǒng)選擇總線時(shí)至關(guān)重要。

　　儀器到PC之間的距離

　　如果您的儀器離PC很近(小于5米)，您就可以靈活地選擇任意一種總線類型。如果您的儀器遠(yuǎn)離PC，例如，在另一個(gè)房間內(nèi)或另一幢大樓里，那么您應(yīng)該考慮分布式儀器控制系統(tǒng)的體系架構(gòu)。分布式儀器控制系統(tǒng)中可能包括擴(kuò)展器、中繼器、LAN/LXI, 或者LAN轉(zhuǎn)換器(例如，以太網(wǎng)至GPIB轉(zhuǎn)換器)。

　　接口和電纜的堅(jiān)固性

　　如果您的儀器處在充滿噪聲干擾的環(huán)境中，例如工業(yè)環(huán)境，那么您可以考慮使用提供保護(hù)的接口總線，隔離環(huán)境干擾。例如，在一個(gè)生產(chǎn)車間里，GPIB或者USB將是一個(gè)更加合適的選擇，因?yàn)樗碾娎|鎖定牢靠，具有堅(jiān)固耐用的屏蔽指標(biāo)。

　　4. 設(shè)置和配置總線的難易程度如何?

　　當(dāng)您在選擇總線接口時(shí)，請(qǐng)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(shí)驗(yàn)室中，這是就應(yīng)該考慮選擇SUB總線接口，使用起來(lái)非常方便，且與用戶習(xí)慣一致。對(duì)于需要考慮安全性的儀器控制系統(tǒng)，您應(yīng)該意識(shí)到信息技術(shù)部門可能會(huì)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(duì)于您的儀器控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是最佳總線接口，那么當(dāng)您將其部署在一個(gè)需要考慮安全性的環(huán)境中時(shí)，應(yīng)該在整個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程中與信息技術(shù)部門協(xié)同工作。