最新总线技术在仪器控制和连接中的展望

   2022-11-18 工业品商城113
核心提示:GPIB是专门为仪器控制应用而设计的。20世纪70年代,IEEE 488标准的诞生导致了1975年电气、机械和功能规范中GPIB标准的产生;1987年,ANSI/IEEE标准488.2更明确地定义了控制器与仪器之间通过GPIB的通信方式,使得以前的规范更加完整。GPIB是一种数字8位并行通信接口,传输速率为8 Mbyte/s,总线提供的一个控制器可以在20米的

GPIB是专门为仪器控制应用而设计的。20世纪70年代,IEEE 488标准的诞生导致了1975年电气、机械和功能规范中GPIB标准的产生;1987年,ANSI/IEEE标准488.2更明确地定义了控制器与仪器之间通过GPIB的通信方式,使得以前的规范更加完整。GPIB是一种数字8位并行通信接口,传输速率为8 Mbyte/s,总线提供的一个控制器可以在20米的电缆长度内连接多达14台仪器。但是用户如果使用GPIB放大器和扩展器就可以突破这两个限制,而GPIB排线和连接器是多方面适用,符合工业标准的产品,可以在任何环境下使用。

以前计算机只提供串口(RS-232)和并口。近年来,计算机配备了以太网、USB(通用串行总线)接口,有时甚至配备了IEEE 1394(火线)接口。这些新的总线有许多吸引人的特性——易于使用(USB)、易于连接(以太网)和高速(IEEE 1394)。

USB主要用于连接键盘、扫描仪等外围设备和磁盘驱动器等计算机。苹果在1998年率先使用USB作为其唯一的串口。在过去的几年中,计算机行业中USB连接设备的数量大大增加。

根据目前的USB1.1规范,数据传输速率高达1.5 Mbyte/s,而下一代USB产品将使用USB2.0规范,将总线数据传输速率提高到60 Mbyte/s,USB2.0规范可以兼容USB1.1设备,甚至可以使用相同的连接器。由于通用串行总线是一种即插即用技术,每次添加新设备时,USB主机都会自动测试并识别其身份,然后适当调整其配置,一个接口可以同时控制127个设备。对于Windows操作系统,USB连接目前只能在Windows 2000/XP/98中执行。

USB的优点是价格低廉,仪器和计算机之间容易连接。此外,USB提供了更方便的串口功能,如热插拔、内置操作系统微调功能和高灵活性,以改善传统的串口技术。

虽然USB有许多吸引人的优点,但它在仪器控制方面也有一些缺点。首先,USB线没有行业标准规范,在嘈杂的环境下可能会造成数据丢失;此外,USB电缆没有锁定机制-电缆可以很容易地从计算机或仪器上拆除。电缆长度(包括使用在线中继器)最多可达30m最后,USB在仪器控制上没有工业传输标准,需要仪器厂商来设计。

虽然USB有一些缺点,但由于计算机的广泛使用和USB2.0的高速性,它已经成为未来仪器控制的主导趋势。虽然目前很少有仪器提供USB控制选项,但用户可以通过一个桥将其仪器控制的应用程序与USB连接起来,这为用户提供了USB和GPIB之间的桥梁。本文稍后将讨论该桥。

最近,仪器制造商开始使用以太网作为单个仪器的另一种通信接口选择。虽然以太网在仪器控制方面还是一项新兴的应用技术,但作为一项成熟的技术,它已经广泛应用于测量系统的其他方面。世界上有超过1亿台计算机具有以太网功能,这使得以太网作为仪器控制成为必然趋势。

基于以太网的仪表控制应用可以利用总线技术的特点,包括远程控制仪表、企业资源共享和方便的报表生成。此外,用户可以充分利用现有的以太网。然而,这种优势也可能给一些公司带来麻烦,因为它将迫使网络管理员涉足传统的工程应用。

当以太网用于仪器控制时,应考虑以下因素:传输速率、决定性和安全性。最常见的以太网传输速率是10baseT或100basetx \\,分别达到10Mb/s和100Mb/s的传输速率。但是,由于其他网络的流量、固定用途和数据流量不足,很少能达到这些传输速率。传输速率的不确定性决定了以太网上的通信无法确认。最后,面对敏感的数据用户,必须有进一步的安全措施来保证数据的完整性和隐私性。

IEEE 1394-1995标准,又称FireWire(苹果电脑的注册商标),是苹果电脑在20世纪80年代开发的一种高效串行总线。目前IEEE 1394的最高数据吞吐率可达50 Mbyte/s,但IEEE 1394贸易协会正在修改其规范,将数据传输速率提高到400 Mbyte/s,根据1394规范,设备的总线连接必须在4.5米以内,因此16台仪器设备的连接也将在72米以内。Windows操作系统中,只有微软Windows 2000/XP/98兼容1394。

IEEE 1394总线在高速传输应用方面有很大的潜力。许多数码相机和其他消费电子产品已经包含用于数据传输的IEEE 1394接口。IEEE 1394的高带宽为复杂的多媒体应用提供了可行的解决方案。IEEE 1394优于USB,因为它有一个专门为控制总线技术中的仪器而定义的传输协议。但是,目前只有少数仪器有1394接口。

虽然IEEE 1394在仪器控制方面有很多优势,比如高带宽,但是仍然有一些因素阻碍了它目前的发展。IEEE 1394的主要缺点是1394接口没有内置在Intel的PC集成芯片外围(所有Macintosh电脑都内置了1394接口)。因此,英特尔PC用户必须连接1394控制器,尤其是PCI卡。虽然FireWire电缆轻便灵活,但它不符合工业标准,因此在某些测试和测量应用中可能会导致数据丢失。

 
 
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