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2002年末，USBTMC(Universal Serial Bus Test & Measurement Class，通用串行總線測試與測量級)規范出臺。隨著USBTMC儀器上市，許多人可能對這種新協議如何影響測試測量工業產生疑惑。制造商如今擁有了在它們的儀器內包含 USB的選擇。同樣，測試工程師能夠使用USB作為研制自動測試系統的框架，配有IEEE-488/ GPIB、 PCI、 PXI和以太網。 但是，USBTMC將震撼整個測試測量工業并且改變已有的做法嗎？ 軟件是關鍵 20年前，當GPIB是唯一可用的測試測量總線時，大多數人采用GPIB專用調用編寫測試應用。當引入一條新總線時，工程師不僅得學習其特性，而且還要學習新的通信協議和編程方法。 后來，國家儀器公司與GenRad、Racal Instruments、Tektronix及Wavetek等公司在1993年創立了VXIplug&play Systems聯盟。1995年，VXIplug&play Systems聯盟定義了 VISA，即虛擬儀器軟件結構。它賦予了測試工程師觀察儀器控制的嶄新方法。通過提煉總線之間的差異，合并總線協議，并提供統一的應用編程接口(API)來與測試設備進行通信，不用考慮通信總線，VISA改變了儀器控制和測試工業。 不再有復雜的排列 通過合并VISA技術，儀器驅動器——專注于儀器功能性而不是儀器通信——成為與測試設備通信的方式。測試應用不再被迫構建儀器所接受的用于配置的復雜排列。相反，應用有望令儀器驅動器來配置儀器并創建合適的排列。由于VISA技術被應用于儀器驅動器，同樣的儀器驅動器與儀器協同工作，而不用考慮通信總線。 正因為這些好處，VISA如今已成為儀器通信的測試測量標準。它受到所有主要儀器供應商的支持。它還包含對所有主要儀器總線的支持，如GPIB、串行、以太網、USB和VXI。此外，國家儀器公司實現的VISA還包含對PXI儀器的支持。 符合VXIplug&play 或 IVI (可互換虛擬儀器)儀器驅動器標準的儀器驅動器通常需要將VISA作為根本的I/O傳輸來使用。1996年，國家儀器公司研制出儀器驅動器網絡。該網絡令測試工程師能在線發現他們所需要的驅動器，下載，然后立即將其集成到他們的應用中。網上目前有面向4000多種儀器的儀器驅動器。 獲得合適的儀器 由于VISA和儀器驅動器，測試工程師不需要在編寫程序連接儀器時擔心使用何種總線。但有一點要注意。工程師需要使用合適的儀器。由于一個標準VISA儀器session (也稱為INSTR session)采用工業標準協議通信，為了與以太網儀器通信，你需要使用一個符合TCP/IP儀器協議規范的儀器(也稱為VXI-11)。 一些儀器制造商采用專有的以太網協議與它們的儀器通信。當心這些儀器，因為復用通信代碼或必要時替代該儀器將很困難。同樣也需當心USB儀器。VISA支持工業標準USBTMC和USBTMC-USB488協議。不屬于其中一類的USB儀器編程可能與其GPIB格式的有所不同。最佳的儀器具有多總線選擇，并且遵循VISA支持的工業標準協議。 多總線協同 GPIB、以太網和USB均為可行的總線選擇，而且每一個均有其優缺點。測試工程師的艱巨任務是，對于給定的應用，確定何種總線最好。 例如，GPIB風行30多年；當今超過90%的測試測量儀器提供GPIB通信選擇。這是因為，對于大多數儀器控制應用，GPIB仍然是極好的選擇。它的首字節延遲非常低，因此包含大多數為小傳輸的儀器控制應用在GPIB下往往比其它任何一種總線速度更快。它還有魯棒性強的連接頭、屏蔽良好的電纜和完全以硬件處理的協議，使高質量的GPIB儀器能被輕而易舉地研制出來。然而，GPIB電纜可能很大，而且笨重，總吞吐量為1.5MB/s (或12Mbps)，因此大量數據傳輸可能比其它總線效率低。支持IEEE-488.1-2003非內鎖握手協議的儀器能將速率增加到8MB/s (64Mbps)，從而使大量數據傳輸更為有效。 作為對比，USB和以太網的首字節延遲很高，使少量傳輸效率較低。然而，USB帶寬為480Mbps(考慮協議和總線overhead，實際約400Mbps)，在移動大塊數據時非常有效。 此外，USB的可用性使其對儀器便攜性非常重要的桌面應用充滿吸引力。國家儀器公司有一篇論文載于網站上，標題為“儀器控制和連接內的新型總線技術”，探討了多總線協同。 多總線測試系統 一個測試系統包含一個或多個采用GPIB、VXI、PXI、以太網或串行總線進行通信的儀器。隨著更多測試測量總線問世，單總線測試系統將會被多總線測試系統所取代。多總線測試系統的優勢在于它讓測試工程師將儀器連接到最匹配其特性的總線上。比如，你能利用GPIB儀器來做大部分工作，以太網儀器在測試系統間共享，USB儀器處理大量數據組。 除了這些通用的基于信息的儀器總線，你能集成基于寄存器的儀器總線，如VXI和PXI。基于寄存器的總線與String不通信，因此沒有分解(parsing)的費用。 此外，這些基于寄存器的總線延遲低，帶寬大。例如PXI的延遲在亞微秒級，帶寬超過1Gbps。 幸運的是，所有這些儀器能用采用VISA通信的儀器驅動器來控制，不用擔心背后的協議。 因此，讓我們回到最初的問題：USBTMC將震撼整個測試測量工業，并改變常規做法嗎？ 答案：不完全是。 每種總線有其優點，使用何種總線應該基于你的應用。自從出現了USBTMC-USB488儀器，測試工程師如今在儀器連接性方面有了另外一個選擇，使他們只需對測試設置進行小許改動就能利用USB的獨特特性。然而，這僅是數年前研制出的測試系統的少許進步。 由于靈活性，測試工程師應該尋找支持多通信總線的儀器。此外，使用能與工業標準協議通信的儀器，并且有一個基于VISA的儀器驅動器，使你具備一大優勢，即你的代碼工作如常，不管你選擇何種總線。 |
