USB：具有優(yōu)良性價(jià)比的單臺(tái)儀器接口(07-100)

　　一個(gè) USB 接口由三個(gè)元件組成，一是主控機(jī)(PC機(jī)或筆記本機(jī))，二是USB設(shè)備(通過(guò)USB收發(fā)器芯片)，三是USB連接電纜 (四線或無(wú)直流供電的雙線電纜)。USB接口數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)包傳送，每幀1 ms ，分成8個(gè)125 us 的微幀。PC 主控機(jī)啟動(dòng)對(duì)USB設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，最簡(jiǎn)單的作業(yè)需要三至四個(gè)數(shù)據(jù)包，即主機(jī)請(qǐng)求、數(shù)據(jù)傳送和主機(jī)確認(rèn)信息。

　　向 USB 設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)或從 USB設(shè)備接收數(shù)據(jù)都要經(jīng)過(guò)USB設(shè)備端點(diǎn)(EP), EP 相當(dāng)于單向開(kāi)關(guān)，只能單方向傳送數(shù)據(jù)。主控機(jī)PC與 USB信息交換有四種基本傳輸模式：

　　1、中斷數(shù)據(jù)傳輸(INT)—要求定時(shí)和可靠地傳輸小量數(shù)據(jù)時(shí)使用

　　2、同步數(shù)據(jù)傳輸(ISO)—事前協(xié)商帶寬和允許有數(shù)據(jù)損失時(shí)使用

　　3、塊數(shù)據(jù)傳輸(BULK)—要求快速和無(wú)數(shù)據(jù)損失傳輸大量數(shù)據(jù)時(shí)使用

　　4、控制傳輸(CTL)—通常用于發(fā)送配置、命令、狀態(tài)等數(shù)據(jù)包

　　圖1 USB 儀器系統(tǒng)的方框圖

　　一個(gè)基于 USB接口標(biāo)準(zhǔn)的儀器系統(tǒng)方框圖如圖1所示，為了便于說(shuō)明, 把它具體化為一臺(tái)通用的USB 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。圖中左邊方框是數(shù)據(jù)采集前端，收集傳感器等器件傳送來(lái)的模擬和/或數(shù)字輸出信號(hào)。圖中右邊方框是嵌入式處理器、通信和控制邏輯電路和一組EP。經(jīng)過(guò)數(shù)字處理后的多通道傳感器信號(hào)，按序列由各EP送到 USB接口和電纜，最后輸入到主控 PC機(jī)。在構(gòu)建 USB 儀器系統(tǒng)時(shí)，主要考慮圖中右邊的處理器、通信和控制邏輯的選擇：

　　·數(shù)據(jù)傳輸率—USB標(biāo)準(zhǔn)有1.5 Mbps (低速)、12Mbps(全速)、480Mbps(高速)三種速率，可根據(jù)輸入信號(hào)的最髙速率和主控 PC機(jī)能夠支持的數(shù)據(jù)率，權(quán)衡和選擇 USB接口。

　　·PC 機(jī)的USB接口—臺(tái)式 PC和筆記本PC都有兩個(gè)以上USB 接口分別稱為主接口A和設(shè)備接口B。主接口A 連接 PC使用的 USB外圍設(shè)備，如閃存、硬盤(pán)和其它外設(shè)。設(shè)備接口B用于連接 USB 儀器。

　　·因?yàn)?USB接口標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有定義儀器的USB設(shè)備類別，為了便于測(cè)試測(cè)量?jī)x的接入, 由 USB-IF(USB 實(shí)施者論壇)定義一個(gè)特別的設(shè)備類別，稱為測(cè)試測(cè)量?jī)x器類別，簡(jiǎn)稱(USBTMC)類。USB-IF將USBTMC 設(shè)備設(shè)計(jì)成模擬GPIB(IEEE488.1) 總線的設(shè)備，因而原來(lái)大量 GPIB儀器使用的程序和驅(qū)動(dòng)器