研华公司基于USB总线的虚拟仪器测量技术概述

  计算机技术在测控领域发挥着越来越重要的作用。通用串行总线架构(USB)的速度已从11 Mb/s的发展到USB2.0的480 Mb/s,超过了百兆以太网,且具有总线供电、热插拔、中断等功能,其成本低廉、架构开放,已被广泛应用于普通测量领域。
  USB通过一种四线电缆、两根电源线(V-bus/GND)、两根信号线(D+/D-)传递信号,使用+5V电源。采用长短针的方式可以保证热插拔过程中的安全,同时USB规范制定了“电源管理”功能,系统软件可以与主机的能源管理系统结合共同处理各种电源子件,如挂起、唤醒。USB设备应用特有的电源管理特性,可让系统软件控制电源管理并自动识别USB设备。
USB的总线布局技术
  USB连接了USB设备和USB主机,USB的物理连接是有层次的星型结构。每个网络集线器都在星型中心,每条线段是点点连接。从主机到集线器或其功能部件,或从集线器到集线器或其功能部件。USB规范规定通过使用Hub扩展可拨接多达127个外设,最多六层,标准USB电缆长度为5 m,通过Hub或中继器可以使外设距离达到30m(6×5)。近些年出现一种“USB延长器”技术,通过使用5类线可以将USB延长至100 m,这种技术扩展了USB测量系统的灵活性。
USB数据采集模块设计
  USB系列模块是研华公司开发的数据采集模块,包括完整的A/D、D/A、DIO、USB转串口、USB Hub等产品,采用USB2.0标准,并进行加固型工业设计,在各领域有较多的应用。以USB4718为例,其原理图如图1所示。

 

图1 USB4718原理图


  差分信号通过多路选择开关进入A/D转换器,转换后的数字信号通过USB接口芯片与计算机的USB Host相连。

  在提供硬件产品的同时,研华公司提供完整的Windows、WinCE、Linux等操作系统下的驱动。不仅可以使用VC、VB、Delphi等高级语言进行开发,通过驱动接口也可以应用到Labview软件中。
  ActiveDAQ Pro是研华公司新推出的图形化测量专用组件,利用研华数据采集卡驱动和ActiveDAQ Pro将复杂的开发过程全部封装起来,给使用者呈现的是极其强大的功能、稳定的性能和简单的应用开发,这也体现了成熟公司产品流程的完善。
  图2是利用研华USB4718、设备驱动和ActiveDAQ Pro开发的虚拟万用表的实例。它可以实现万用表的全部功能,包括普通万用表不具备的温度测量、曲线显示、数据记录和通信功能。

 

               

                                               图2 虚拟万用表界面


  EMI分析仪用来对电子产品的EMI(电磁干扰)进行采集与分析。
  研华公司的USB总线产品已经广泛应用在移动测试、分布式测试等领域。基于USB总线的数据采集新产品仍在不断推出,为客户提供了从硬件到软件的完整解决方案。

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