發布日期：2022-07-14 點擊率：82
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NI LabVIEW 2009延續了直觀的圖形化開發環境以及數據采集硬件與PC總線的無縫集成。面對多種總線上超過200種的不同硬件設備，如何選擇一款總線來滿足您的應用需求？該白皮書討論了可供選擇的總線，并概述了您在為測量應用選擇最佳總線時需要考慮的各種因素。
在選擇最佳總線時您需要回答的五個問題
1. 我將通過該總線傳輸的數據有多少?
2. 我的單點I/O需求是什么?
3. 我需要實現多臺設備的同步么?
4. 該系統應當具有怎樣的便攜性?
5. 我的測量結果距離我的計算機有多遠?
我將通過該總線傳輸的數據有多少?
所有的PC總線均對于在某個時間段內可以傳輸的數據量有一定的限制。這被稱為總線帶寬，通常以每秒兆字節（MB/s）為 表述單位。如果動態波形測量在您的應用中很重要，請必須考慮一種具有足夠帶寬的總線。
總帶寬可以為多臺設備間共享或為某臺設備專用，這取決于您所選用的總線，例如，PCI總線為計算機上所有PCI設備提供了共享132 MB/s的理論帶寬。提供專用帶寬的總線，如PCI Epresss和快速PXI Express，實現了每臺設備的最大數據吞吐量。
在進行波形測量時，您需要一定的采樣率和精度，這基于您的信號頻率而確定。您可以通過將每個采樣點的字節數（如不滿一個字節則進位到一字節）分別與采樣率、通道數相乘，計算所要求的最低帶寬。
例如，一臺16-bit的設備（兩個字節），其四路通道的采樣率為4 MS/s，有：
您的總線帶寬需要能夠滿足正在被采集的信號的速率，而且，重要的是，注意到實際系統的帶寬將會低于總線的理論帶寬。實際帶寬取決于系統中設備的數目和開銷帶來的任何額外總線流量。若您需要在眾多的通道上傳輸大量的數據，帶寬可能是在選擇您數據采集總線時最為重要的考慮因素。
我的單點I/O需求是什么?
要求單點讀寫的應用常常要求I/O數值的一致性與及時性。如果基于總線架構如何在軟硬件中實現，單點I/O需求可能會成為您選擇總線的決定性因素。
總線時延是I/O的響應特性。它是指驅動程序軟件函數被調用時刻與該I/O的實際硬件數值被更新時刻之間的時間延滯。取決于您所選擇的總線，該時延范圍可能從少于1微妙到數毫秒。
例如，在一個PID控制系統中，該總線時延可能會直接影響控制循環的最大速率。
單點I/O應用中另一個重要因素便是確定性，它用于度量I/O如何一致地執行。與響應特性會發生改變的總線相比，那些在與I/O通信時總是具有相同時延的總線擁有更高的確定性。確定性對于控制應用很重要，因為它直接影響了控制循環的可靠性，而許多控制算法是基于該控制循環將總是以恒定速率執行為前提設計的。任何相對期望速率的偏離都將使得整個控制系統降低效率。
從軟件層面來討論通信總線如何被實現，對于總線時延和確定性有著重要的作用。支持實時操作系統的總線與軟件驅動程序將提供最佳的確定性，進而為您提供最高的性能。一般情況下，內部總線，如PCI Epress和PXI Epresss，比外部總線（如USB或無線）更適合低時延的單點I/O應用。
我需要實現多臺設備的同步么?
許多測量系統存在復雜的同步需求，無論它是實現數百個通道的同步還是實現多種類型儀器的同步。例如，一個激勵響應系統可能會要求輸出通道共用同一個采樣時鐘，使用觸發作為輸入通道以實現I/O的相關操作，并更好地分析其結果。NI不同總線上的數據采集設備都提供了這一功能。幾乎所有的NI數據采集（DAQ）設備都提供對可編程多功能輸入（PFI）端的訪問（PFI可用于實現時鐘與觸發信號在不同設備間的路由），以及在NI-DAQmx中通過軟件方便地配置這些PFI端口。然而，某些總線擁有額外的、內置的定時與觸發線路，以使得多設備的同步盡可能地方便。PCI與PCI Express設備提供了實時系統集成（RTSI）總線，通過此總線，一個臺式系統的多只板卡可以在機箱內部直接用導線連接。這樣免除了從前面連接端子額外接線，并簡化了I/O的連接。
對于多臺設備的同步，最佳的總線選擇便是PXI平臺，包括PXI和PXI Express。該開放性標準特別適合高性能的同步與觸發，并對于同一塊底板內的I/O模塊的同步以及多塊底板的同步，具有大量不同的可選方案。
該系統應當具有怎樣的便攜性?
引入便攜式計算為工程師和科學家們提供了新的利用基于PC的數據采集進行創新的方式。便攜性對于許多應用都是一項重要的因素，而且可能會輕易地成為選擇一種總線而不是另一種總線的主要理由。例如，車載數據采集應用獲益于緊湊且方便運輸的硬件。外部總線，如USB和以太網，特別適合于便攜式數據采集系統，因為其快速的硬件安裝和與便攜式電腦的兼容性。總線供電的USB設備提供了額外的便利，因為它們不需要提供一個分立的電源供應。采用無線數據傳輸總線是實現便攜性的另一個較好的選擇，因為該測量硬件自身變為便攜式的，而該計算機仍可放在原有位置。
測量結果距離我的計算機有多遠?
您需要進行測量的位置和計算機所處的位置之間的距離，可能會因應用而異。為實現最佳的信號完整性和測量精度，您應當將您的數據采集硬件放置在盡可能靠近信號源的地方。這對于大規模分布式測量（如那些面向結構健康監測或環境監測的應用）可能會成為一項挑戰。跨越大橋或工廠地面布置很長的線纜，不僅成本高昂，而且會引入噪聲。解決該問題的方法便是利用便攜式計算平臺將采集系統移至更接近信號源的地方。利用無線技術，計算機與測量硬件之間的有線連接被去除，您可以進行分布式測量并將該數據回傳至中央位置。
最常見總線的選擇指南
基于前面概述的這五個問題，表1展示了一份面向現可用最常見數據采集總線的選擇指南。 
表1。該表展示了一份基于應用需求的總線選擇指南以及NI范例產品
1最大理論數據速率基于下列總線規范：PCI、快速PCI 1.0、PXI、快速PXI 1.0、USB 2.0、100Mbps以太網與Wi-Fi 。
數據采集總線概覽
雖然存在很多種不同的總線以及外形尺寸以供選擇，但是，該部分聚焦于七種最為常見的總線，其中包括：
圖1將這些總線按由NI數據采集產品組成的PC-總線體系架構的方式組織展示，從內插式到可熱插拔的外部總線。
PCI
PCI Express
USB
PXI
PXI Express
以太網
無線 
圖1。多種總線可用于滿足您的數據采集需求。
PCI
圖2。PCI M系列多功能DAQ
外設部件互連（PCI）總線是現今最常用的內部計算機在線之一。憑借132 MB/s的共享帶寬，PCI提供了高速數據傳輸和面向單點控制應用的確定性的數據傳輸性能。PCI有許多種不同的數據采集硬件選擇，包括高達10 MS/秒和高達18-位精度的多功能I/O板卡。
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