隨著計算機總線技術(shù)的發(fā)展,，計算機在測控領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用,，計算機總線從最初的只有低速的ISA總線，發(fā)展到133M的 PCI總線,，一直到10G帶寬的PCI-Epress總線,，使應(yīng)用于高速采集的"數(shù)據(jù)傳輸總線瓶頸"逐漸得到解決,。
另一方面，以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,，傳輸速率從10M發(fā)展到1G,，使基于網(wǎng)絡(luò)的分布式得到迅速發(fā)展，但以太網(wǎng)的采集模塊無法實現(xiàn)PCI總線的中斷和DMA響應(yīng)功能,，實現(xiàn)高速采集還需要采集模塊具有CPU等,。測量總線VXI/PXI/LXI技術(shù)雖然可以實現(xiàn)高速采集、同步觸發(fā)與熱插拔功能,，但價格昂貴,。
USB總線" src="http://files.chinaaet.com/images/20100812/4cb5b28b-96ce-4d0a-813d-360ecfc1f9e8.jpg" />
USB總線的出現(xiàn)，恰好解決這一問題,。Intel公司開發(fā)的通用串行總線架構(gòu)(USB)的目的最早是考慮基于計算機與電話之間的連接,、設(shè)備連接易用性和端口擴充，而目前應(yīng)用到各個領(lǐng)域,。速度從11M到USB2.0的480Mbps,，已超過百兆以太網(wǎng)，且具有總線供電,、熱插拔,、中斷功能等，且成本低廉,、架構(gòu)開放,，廣泛應(yīng)用于一般測量領(lǐng)域。
USB規(guī)范
USB傳送信號和電源是通過一種四線的電纜,，兩根電源線（V-bus/GND）使用+5V電源,兩根信號線(D+/D-),采用長短針的
方式可以保證熱插拔過程中的安全,，同時USB規(guī)范制定了"電源管理"功能，系統(tǒng)軟件可以與主機的能源管理系統(tǒng)結(jié)合共同處理各種電源子件如掛起,、喚醒,，并且有特色的是，USB設(shè)備應(yīng)用特有的電源管理特性,，可讓系統(tǒng)軟件控制電源管理并自動識別USB設(shè)備,。最新的USB2.0規(guī)范支持 480M的傳輸速率，從PCIExpress的IO橋中引出，保證了高速傳輸,。
USB的總線布局技術(shù)
USB連接了USB設(shè)備和USB主機,，USB的物理連接是有層次性的星型結(jié)構(gòu)。每個網(wǎng)絡(luò)集線器是在星型的中心,，每條線段是點點連接,。從主機到集線器或其功能部件，或從集線器到集線器或其功能部件,，從圖中可看出USB的拓撲結(jié)構(gòu),。USB規(guī)范規(guī)定通過使用Hub擴展可撥接多達127個外設(shè)，最多六層,，標準USB電纜長度為5m，通過Hub或中繼器可以使外設(shè)距離達到30m（6*5）,。近些年出現(xiàn)一種"USB延長器"技術(shù),，通過使用5類線可以將USB延長至100M，這種技術(shù)擴展了USB測量系統(tǒng)的靈活性,，但對于要求高速和準確的測量系統(tǒng)來說該技術(shù)需要進一步檢驗,，并沒有包含在規(guī)范中。
USB數(shù)據(jù)傳送類型
USB定義了4種傳送類型：
·控制傳送：可靠的,、非周期性的,、由主機軟件發(fā)起的請求或者回應(yīng)的傳送，通常用于命令事務(wù)和狀態(tài)事務(wù),。
·同步傳送：在主機與設(shè)備之間的周期性的,、連續(xù)的通信，一般用于傳送與時間相關(guān)的信息,。這種類型保留了將時間概念包含于數(shù)據(jù)中的能力,。但這并不意味著，傳送這樣數(shù)據(jù)的時間總是很重要的,，即傳送并不一定很緊急,。
·中斷傳送：小規(guī)模數(shù)據(jù)的、低速的,、固定延遲的傳送,。
·批傳送：非周期性的，大包的可靠的傳送,。典型地用于傳送那些可以利用任何帶寬的數(shù)據(jù),，而且這些數(shù)據(jù)當沒有可用帶寬時，可以容忍等待,。
通過以上機制可以保證USB設(shè)備在保證正確的情況下高速傳輸,。
USB數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計
USB系列模塊是研華公司開發(fā)的數(shù)據(jù)采集模塊，包括完整的A/D，D/A,，DIO,，USB轉(zhuǎn)串口，USB Hub等產(chǎn)品,，采用USB2.0標準,，并進行加固型工業(yè)設(shè)計，在各領(lǐng)域有較多的應(yīng)用,。
以USB-4718 8通道熱電偶輸入模塊為例,，原理圖如下：
差分信號通過多路選擇開關(guān)進入A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過USB接口芯片與計算機的USB Host相連,，A/的轉(zhuǎn)換原理圖如下：
在提供硬件產(chǎn)品的同時,，研華提供完整Windows，WinCE,，Linux等操作系統(tǒng)下的驅(qū)動,。不僅可以使用VC、VB,、Delphi等高級語言進行開發(fā),，通過驅(qū)動接口也可以應(yīng)用到Labview軟件中。
ActiveDAQ Pro是研華新推出的圖形化測量專用組件,，利用研華數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動和ActiveDAQ Pro將復雜的開發(fā)過程全部封裝起來,，給使用者呈現(xiàn)的是極其強大的功能、穩(wěn)定的性能和簡單的應(yīng)用開發(fā),，這也體現(xiàn)了成熟的產(chǎn)品公司產(chǎn)品流程的完善,。
以下是利用研華USB-4718 8通道熱電偶輸入模塊、設(shè)備驅(qū)動和ActiveDAQ Pro開發(fā)的虛擬萬用表的實例,?？梢詫崿F(xiàn)萬用表的全部功能，界面美觀,。還包括普通萬用表不具備的溫度測量,、曲線顯示、數(shù)據(jù)記錄和通訊功能,。
