概覽
當dang您nin麵mian對dui各ge種zhong各ge樣yang的de儀yi器qi連lian接jie總zong線xian時shi，可ke能neng會hui很hen難nan為wei自zi己ji的de應ying用yong作zuo出chu最zui合he適shi的de選xuan擇ze。可ke以yi說shuo每mei個ge總zong線xian都dou有you各ge自zi的de優you勢shi和he相xiang應ying的de優you化hua技ji術shu。因yin此ci，請qing您nin先xian問wen問wen自zi己ji如ru下xia四si個ge問wen題ti，比bi較jiao一yi下xia最zui常chang見jianPC總線的功能選項，即可作出決定。
更多關於儀器控製總線的信息
1.什麼總線可以用在儀器和計算機上？
一款儀器通常會提供一個或更多個總線選擇，用於儀器的控製；PC通常也會為儀器控製提供多種總線選擇。如果PC上shang沒mei有you自zi帶dai連lian接jie到dao某mou種zhong儀yi器qi的de總zong線xian，您nin也ye可ke以yi通tong過guo一yi個ge插cha件jian板ban或huo者zhe外wai部bu轉zhuan換huan器qi來lai添tian加jia總zong線xian。用yong於yu儀yi器qi控kong製zhi的de總zong線xian類lei型xing很hen多duo，大da體ti可ke以yi分fen為wei以yi下xia幾ji類lei：
- 用於與機架式儀器連接的獨立總線，包括測試與測量專用總線，如GPIB總線，以及其它PC標準總線，如串行總線（RS232）、以太網總線和USB總線。您也可以使用一些獨立總線作為與其它獨立總線轉接的媒介，例如USB至GPIB轉換器。
- 內嵌於模塊化儀器的接口總線包括PCI、PCI Express、VXI、和PXI。您也可以使用這些總線作為一個媒介，為不具備獨立總線的PC添加獨立總線，例如：使用 NI PCI-GPIB控製器板卡。
2. 我需要什麼樣的總線性能？
影響總線的性能的三個主要因素包括：帶寬、延遲和儀器實現方式。
- 帶寬是數據傳輸的速率，它通常以百萬比特每秒為單位測量。
- 延遲是shi數shu據ju傳chuan輸shu的de時shi間jian，通tong常chang以yi秒miao為wei單dan位wei。例li如ru，通tong過guo以yi太tai網wang傳chuan輸shu時shi，大da的de數shu據ju塊kuai被bei分fen解jie為wei小xiao片pian段duan，然ran後hou以yi多duo個ge數shu據ju包bao的de方fang式shi發fa送song。延yan遲chi就jiu是shi其qi中zhong一yi個ge數shu據ju包bao的de傳chuan輸shu時shi間jian。
- 總線軟件、固件和硬件的儀器實現方式將(jiang)影(ying)響(xiang)總(zong)線(xian)性(xing)能(neng)。並(bing)不(bu)是(shi)所(suo)有(you)的(de)儀(yi)器(qi)都(dou)是(shi)生(sheng)來(lai)一(yi)致(zhi)的(de)，無(wu)論(lun)是(shi)用(yong)戶(hu)定(ding)義(yi)的(de)虛(xu)擬(ni)儀(yi)器(qi)還(hai)是(shi)廠(chang)商(shang)設(she)計(ji)的(de)傳(chuan)統(tong)儀(yi)器(qi)，在(zai)儀(yi)器(qi)具(ju)體(ti)實(shi)現(xian)過(guo)程(cheng)中(zhong)所(suo)采(cai)用(yong)的(de)折(zhe)中(zhong)措(cuo)施(shi)，都(dou)將(jiang)影(ying)響(xiang)儀(yi)器(qi)性(xing)能(neng)。虛(xu)擬(ni)儀(yi)器(qi)的(de)一(yi)個(ge)好(hao)處(chu)就(jiu)是(shi)：最終用戶作為儀器的設計者，在儀器實現的過程中，自己就可以作出最優的折中決定。
圖1. 比較主流測試和測量總線的理論帶寬與延遲。
3. 該儀器將要用在什麼環境中？
在開發一個儀器控製應用時，充分考慮其部署環境是很重要的。您需要考慮的主要因素包括：儀器到PC之間的距離，以及接口和電纜的堅固性。這兩個因素在為儀器控製係統選擇總線時至關重要。
儀器到PC之間的距離
如果您的儀器離PC很近（小於5米），您就可以靈活地選擇任意一種總線類型。如果您的儀器遠離PC，例如，在另一個房間內或另一幢大樓裏，那麼您應該考慮分布式儀器控製係統的體係架構。分布式儀器控製係統中可能包括擴展器、中繼器、LAN/LXI, 或者LAN轉換器(例如，以太網至GPIB轉換器)。
接口和電纜的堅固性
如(ru)果(guo)您(nin)的(de)儀(yi)器(qi)處(chu)在(zai)充(chong)滿(man)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)的(de)環(huan)境(jing)中(zhong)，例(li)如(ru)工(gong)業(ye)環(huan)境(jing)，那(na)麼(me)您(nin)可(ke)以(yi)考(kao)慮(lv)使(shi)用(yong)提(ti)供(gong)保(bao)護(hu)的(de)接(jie)口(kou)總(zong)線(xian)，隔(ge)離(li)環(huan)境(jing)幹(gan)擾(rao)。例(li)如(ru)，在(zai)一(yi)個(ge)生(sheng)產(chan)車(che)間(jian)裏(li)，GPIB或者USB將是一個更加合適的選擇，因為它的電纜鎖定牢靠，具有堅固耐用的屏蔽指標。
4. 設置和配置總線的難易程度如何？
當您在選擇總線接口時，請注意其設置和安裝方式。某些儀器部署在有許多用戶交互的地方，例如實驗室中，這是就應該考慮選擇SUBzongxianjiekou，shiyongqilaifeichangfangbian，qieyuyonghuxiguanyizhi。duiyuxuyaokaolvanquanxingdeyiqikongzhixitong，ninyinggaiyishidaoxinxijishubumenkenenghuijinzhishiyongyitaiwang/LAN/LXI等總線。如果您確定以太網/LAN/LXIduiyunindeyiqikongzhixitonglaishuoshizuijiazongxianjiekou，namedangninjiangqibushuzaiyigexuyaokaolvanquanxingdehuanjingzhongshi，yinggaizaizhenggeshejishishiguochengzhongyuxinxijishubumenxietonggongzuo。
5. 常見總線的選擇指南
|
總線 |
帶寬 (MB/s) |
延遲 (µs) |
距離 (m) (不使用延長) |
設置與安裝 |
連接器堅固性 |
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GPIB |
1.8 (488.1)
8 (HS488) |
30 |
20 |
良好 |
最佳 |
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USB |
60 (高速) |
1,000 (USB)
125 (高速) |
5 |
最佳 |
良好 |
|
以太網/
LAN |
12.5 (快速)
125 (Gigabit) |
1,000 (快速)
1,000 (Gigabit) |
100 |
良好 |
良好 |
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PCI |
132 |
1.7 |
內部 PC 總線 |
較好 |
較好
最佳(對於 PXI) |
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PCI Express |
250 (x1)
4,000 (x16) |
0.7 (x1)
1.7 (x4) |
內部 PC 總線 |
較好 |
較好
最佳(對於 PXI) |
表1. 常見的儀器硬件總線的簡要介紹
6. 儀器控製硬件總線概述
GPIB
通用接口總線（GPIB）在獨立儀器中是一種最常見的I/O接口。GPIB是8位並行數字通信接口，數據傳輸速率高達8 Mb/s。一個GPIB控製器總線可以最多連接14個儀器，並且其布線距離小於20米。但是，您可以通過使用GPIB擴展器和延長器克服這些限製。GPIB電纜和連接器種類豐富，並且是工業等級的，可以用於任何環境中。
GPIB不是一個PC工業總線，很少用於PC上。但是，您可以使用一個插件板，如PCI-GPIB，或者外部轉換器，如NI GPIB-USB，將GPIB儀器控製功能添加到PC上。
串行總線
串行總線是主要用於老式台式機和筆記本電腦上的設備通信協議，請不要將其與USB混淆。在很多設備中，串行總線是最常見的儀器通信協議，而且很多與GPIB兼容的設備還具有EIA232端口。EIA232 和EIA485/EIA422也可以被稱作RS232和RS485/RS422。
串chuan行xing通tong信xin的de概gai念nian很hen簡jian單dan。串chuan行xing端duan口kou每mei次ci發fa送song和he接jie收shou一yi個ge比bi特te的de信xin息xi。雖sui然ran它ta比bi每mei次ci傳chuan輸shu整zheng個ge字zi節jie的de並bing行xing通tong信xin慢man，但dan是shi串chuan行xing總zong線xian更geng簡jian單dan，而er且qie使shi用yong距ju離li更geng長chang。
通常情況下，工程師們使用串行接口來傳輸ASCII數據。他們使用三個傳輸線路來完成通信：地線、fasongxianhejieshouxian。yinweichuanxingtongxinshiyibude，duankoukeyizaiyitiaoxianlushangchuanshushuju，erzailingyitiaoxianlushangjieshoushuju。qitaxianlukeyongyuxinhaowoshou，danbingbushibixude。chuanxingtongxindeguanjianzhibiaoshibotelv、數據位、停止位和奇偶校驗位。兩個串行端口若要進行通信，這些參數必須匹配。
USB
通用串行總線（USB）主要是用於與PC連接的外圍設備，例如鍵盤、鼠標、掃描儀和磁盤驅動器等。在過去的幾年中，支持USB連接的設備數量急劇增加。USB是一種即插即用技術，當添加一個新設備時，USB主機自動檢測該設備，發出詢問以識別該設備，並為其配置合適的設備驅動。
USB 2.0對於低速和全速設備是完全兼容的。其高速模式的數據傳輸速率能夠高達480 Mbit/s (60 MB/s)。最新的USB3.0規範具有超高速模式，其理論數據傳輸速率可高達5.0Gbit/s。
雖然USB總線的設計初衷是針對PC外設，但是它的速度、廣泛的適用性以易用性，令其在儀器控製應用中具有很大的吸引力。而USB總線在儀器控製中也存在一些不足：首先，USB線纜不是工業級標準的，可能在充滿噪聲的環境中導致數據丟失；另外，USB線纜沒有鎖緊裝置，線纜可以很輕易地被拔出PC；而且，即便使用了中繼器，USB線纜的最長傳輸距離隻有30m。
以太網
以yi太tai網wang是shi一yi種zhong成cheng熟shu的de技ji術shu，廣guang泛fan應ying用yong於yu測ce量liang係xi統tong中zhong，可ke以yi進jin行xing通tong用yong的de網wang絡luo連lian接jie以yi及ji遠yuan程cheng數shu據ju存cun儲chu。目mu前qian，全quan世shi界jie擁yong有you超chao過guo一yi億yi套tao配pei置zhi以yi外wai網wang接jie口kou的de計ji算suan機ji。而er且qie，以yi太tai網wang還hai提ti供gong了le用yong於yu儀yi器qi控kong製zhi的de功gong能neng選xuan項xiang。以yi太tai網wang是shi基ji於yuIEEE 802.3標準定義的，理論上可支持10Mbits/s(10 BASE-T)、100 Mbit/s (100BASE-T)和 1 Gbit/s (1000BASE-T)的數據傳輸速率。其中，最常見的就是100 Mbit/s (100BASE-T)以太網。
基於以太網的儀器控製應用充分利用了以太網總線的特點，包括遠程儀器控製、簡便的儀器共享方式、以(yi)及(ji)易(yi)於(yu)使(shi)用(yong)的(de)數(shu)據(ju)結(jie)果(guo)的(de)發(fa)布(bu)功(gong)能(neng)等(deng)。此(ci)外(wai)，用(yong)戶(hu)還(hai)可(ke)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)公(gong)司(si)或(huo)者(zhe)實(shi)驗(yan)室(shi)中(zhong)現(xian)有(you)的(de)以(yi)太(tai)網(wang)絡(luo)。然(ran)而(er)，對(dui)於(yu)某(mou)些(xie)公(gong)司(si)來(lai)說(shuo)，以(yi)太(tai)網(wang)的(de)這(zhe)種(zhong)特(te)點(dian)還(hai)會(hui)帶(dai)來(lai)一(yi)些(xie)麻(ma)煩(fan)：公司網絡管理員可能需要介入到儀器應用的開發之中。
基於以太網總線的儀器控製還有其它缺點，例如可能存在實際傳輸速率、傳輸確定性以及安全性方麵的問題。雖然以太網總線可以實現高達1 Gbit/sdelilunchuanshusulv，danzaishijishiyongzhong，youyuwangluotongshiyebeiqitayingyongzhanyong，erqiecunzaishujuchuanshushixiaodengwenti，zhezhonglilunchuanshusulvhenshaonenggouzhenzhengshixian。ciwai，youyuchuanshusulvbuwending，yitaiwanghennanbaozhengshujuchuanshudequedingxing。zuihou，duiyuyixiemingandeshuju，yonghuxuyaocaiquewaideanquancuoshi，quebaoshujuwanzhengyubaomi。 PCI
PCI總線通常不直接用於儀器控製，而是作為一種外設總線，通過連接GPIB或者串行通信總線來實現儀器控製。此外，由於其PCI總線帶寬較高，常用於模塊化儀器的背板總線，此時，其I/O總線內置於測量設備中。 PXI
PXI（麵向儀器係統的PCI擴展）基於PCI平台，是一種用於測量和自動化係統的堅固總線。PXI結合了PCI的電氣總線特性與CompactPCI的堅固性、模塊化及Eurocard機械封裝的特性，並添加了專門的同步總線和重要的軟件特性。這些技術使得PXI總線成為測量和自動化係統的高性能、低成本部署平台，應用於諸如生產線測試、軍工與航空航天、機器狀態監控、汽車以及工業測試領域。PXI在1997年完成開發，並在1998年正式推出，它是為了滿足日益增加的對複雜儀器係統的需求而推出的一種開放式工業標準。如今，PXI標準由PXI係統聯盟（PXISA）所管理。該聯盟由超過65家公司組成，共同推廣PXI標準，確保PXI的互換性，並維護PXI規範。PXI在模塊化儀器平台得到了廣泛的使用，這種平台基於緊湊、高性能測量硬件，並集成了定時和同步資源，對於傳統的獨立儀器來說是理想的替代產品。 PCI Express
PCI Express與PCI相似，通常不會直接用於儀器控製，而是作為一種PC外設總線， 用於連接GPIB設備進行儀器控製。但是，由於PCI Express總線速度極高，可以用作模塊化儀器的背板總線。
VXI
VXI（麵向儀器係統的VME擴展）總線是針對多廠商工業儀器標準的首次嚐試。VXI最初在1987年推出，接著被定義為IEEE 1155標準。VXI總線的缺點包括：缺乏軟件標準，無法顯著提升係統吞吐率；而且由於VXI不使用標準的商用PC技術，無法降低係統成本。
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