USB​計測​器​制御​に関する​6​つ​の​基礎​知識

現在​の​PC​および​ノートブック​で​の​プラグ​アンド​プ​レイ​接続​や​ユビキタス​な​USB​ポート​接続​により、​USB​は​スタンドアロン​計測​を​制御​する​際​に​一般​的​に​使用​さ​れる​よう​に​なり​ま​した。  デバイス​に​USB​ポート​を​搭載​する​製造元​が​増える​中​で、​テスト​システム​の​寿命​を​確保​する​ため​に​USB​について​の​諸​問題​を​理解​する​こと​が​重要​です。

 

1. USB 2.0​は​必ずしも​高速​を​意味​しま​せん

今日​の​多く​の​テスト​アプリケーション​では、​計測​器​から​PC​へ​の​大​容量​の​データ​転送​が​必要​に​なり​ます。​計測​器​を​選択​する​際​に、​PC​が​サポート​する​転送​レート​を​知​って​おく​必要​が​あり​ます。​USB​標準​に​は、​3​つ​の​データ​転送​レート​が​存在​し​ます。

 

  • Low-​Speed: 最大​データ​転送​速度 1.5 Mb/​s。​マウス​や​キー​ボート​など​の​デバイス​は​通常、​この​最も​低速​の​転送​レート​を​使用​し​ます。
  • Full-​Speed: 最大​データ​転送​速度 12 Mb/​s。​2000​年​に​Hi-​Speed USB​が​導入​さ​れる​まで、​この​速度​が​USB​で​最速​の​転送​レート​で​した。
  • High-​Speed: 最大​データ​転送​速度 480 Mb/​s。​Hi-​Speed USB​標準​で​導入​さ​れ​た​高速​転送​レート​により、​USB​は、​オーディオ​および​ビデオ​など​の​大​容量​データ​を​送信​する​こと​が​可能​な​オプション​に​なり​ま​した。


​USB 2.0​仕様​は​High-​Speed​転送​レート​を​導入​し​ながら、​低速​レート​に対する​下位​互換性​も​維持​しま​した。​この​よう​な​デバイス​は​通常、​USB 2.0​対応デバイスと呼ばれ、​Low-​Speed​および​Full-​Speed​の​転送​レート​を​サポート​し​ます。​新しい​計測​器​を​購入​する​際​は、​「Hi-​Speed USB」​に​対応​し、​計測​器​が​最速​の​転送​レート​を​サポート​し​て​いるか​を​確か​め​て​くだ​さい。


2. 計測​器​制御​に​は、​USB Type B​デバイス​ポート​を​使用​し​ます

計測​に​使用​さ​れる​USB​ポート​に​は、​2​つ​の​種類​(Type A​ポート​および​Type B​デバイス​ポート)​が​あり​ます。​Type A​ホスト​ポート​は、​平ら​な​長方形​の​形状​を​し​て​おり、​より​一般​的​ですが、​計測​器​制御​用​として​計測​器​側​に​は​使用​さ​れ​てい​ま​せん。​これらの​コネ​クタ​を​使用​できる​の​は、​その他​の​USB​デバイス​を​制御​する​(通常​は、​データ​を​USB​メモリ​スティック​に​保存​する、​または​マウス​と​キーボード​の​サポート​を​計測​器​に​追加​する)​時​のみ​です。​PC​から​計測​器​を​制御​する​に​は、​より​正方形​に​近い​形状​を​した​Type B​デバイス​ポート​が​使用​さ​れ​てい​ます。​計測​データ​シート​を​確認​する​際​は、​USB​デバイス​ポート​または​USB​計測​器​制御​の​リファレンス​を​参照​し、​計測​器​を​リモート​で​制御​できる​か​確認​し​て​くだ​さい。


 図​1.PC​計測​器​制御​に​は、​USB Type B​デバイス​ポート​を​使用​し​ます。


3. USB Test and Measurement Class​は、​アプリケーション​開発​を​簡素​化​し​ます

USB​計測​器​は​規定​の​通信​プロトコル​に​準拠​し​てい​ない​ため、​プログラミング​を​する​こと​は​非常​に​難しい​可能性​が​あり​ます。​この​問題​を​解消​する​ため、​USB Implementers Forum(USB-​IF)​は、​USB Test and Measurement Class(USBTMC)​と​呼ばれる​特定​の​デバイス​クラス​を​定義​しま​した。​IEEE 488.1​標準​の​エミュレーション​を​目的​として、​GPIB​対応​デバイス​と​同様​に​USBTMC​を​サポート​する​計測​器​を​プログラミング​する​こと​が​可能​です。​この​デバイス​クラス​により、NI-​VISAなど​の​業界​標準​の​アプリケーション​プログラミング​インタフェース​(API)​を​使用​し​て、​下位​レベル​の​通信​プロトコル​を​実装​する​こと​なく​計測​器​コマンド​送信​し、​読み取る​こと​が​できる​ため、​計測​器​制御​は​大幅​に​簡素​化​さ​れ​ます。

 USBTMC​を​サポート​しない​デバイス​の​場合、​製造元​が​提供​する​ドライバ​を​使用​する​か、​または​USB RAW​モード​で​デバイス​を​プログラム​する​必要​が​あり​ます。​NI-​VISA​は​USB RAW​モード​で​の​通信​を​サポート​し​ます​が、​その​通信​プロトコル​の​詳細​について​は​計測​器​製造元​に​問い合わせる​必要​が​あり​ます。

 

4. プラグ​アンド​プ​レイ​接続​で​セットアップ​時間​を​短縮​(解消)​でき​ます

他の​バス​と​異なる​USB​の​最大​の​利点​は、​プラグ​アンド​プ​レイ​接続​の​サポート​です。​NI Measurement & Automation Explorer(MAX)​など​の​ツール​を​使用​すると、​USBTMC​計測器は自動的に検出され、​システム​用​に​構成​さ​れ​ます。​イーサネット/​LAN​と​は​異​なり、​IP​アドレス​の​入力、​または​計測​器​と​接続​する​ため​の​ファ​イヤ​ウォール​の​使用​は​不要​です。

 USB​プラグ​アンド​プ​レイ​接続​は、​USB​計測​器​を​接続​する​際​に​すぐ​に​起動​できる​対話​式​ツール​の​開発​に​も​つながり​ま​した。​この​例​として、NI SignalExpress Tektronix Edition(デモ​ムービー)​が​あり​ます。​互換性​の​ある​Tektronix​計測​器​を​USB​を​介​し​て​PC​に​接続​した​直後​に、​PC​は​接続​さ​れ​た​計測​器​を​検出​し、​自動​再生​の​ダイアログ​を​表示​し​ます。​マウス​の​クリック​1​回​で、​NI SignalExpress Tektronix Edition​は​計測​器​に​接続​し、​ライブ​データ​集録​を​表示​し​始め、​リモート​計測​器​制御​を​提供​し​ます。 


 図​2. Windows XP​は​特定​の​USBTMC Tektronix​計測​器​を​自動的​に​検出​し、​NI SignalExpress Tektronix Edition​は​この​デバイス​を​制御​でき​ます。


5. ご​利用​の​計測​器​を​USB​接続​でき​ます

GPIB​変換​器​により、​ご​利用​の​GPIB​計測​器​を​使用​し​ながら、​プラグ​アンド​プ​レイ​接続、​使い​やす​さ、​USB​ポート​へ​の​容易​な​アクセス​など、​USB​計測​器​制御​の​多く​の​利点​を​得る​こと​が​でき​ます。​USB​ポート​を​完全​な​機能​を​備え​た​GPIB​コントローラ​に​変換​できる​Hi-​Speed USB​デバイス​で​あるNI GPIB-​USB-​HSなど​の​デバイス​を通して、​これ​を​実現​する​こと​が​でき​ます。​ご​利用​の​計測​器​を​使用​する​こと​が​できる​ため、​新しい​計測​器​を​プログラミング​する​こと​なく、​ハードウェア/​ソフトウェア​へ​の​投資​および​開発​コスト​を​節約​する​こと​が​可能​です。

6. 業界​標準​の​ソフトウェア​インタフェース​により、​テスト​システム​の​寿命​が​確保​さ​れ​ます

USB​は、​現在​では​一般​的​な​通信​バス​ですが、​コンピュータ​業界​の​歴史​を​考慮​すると、​今日​における​最新​技術​でも​将来​的​に​廃れる​可能性​が​あり​ます。​この​よう​な​背景​が​ある​ため、​通信​バス​が​変化​する​場合​も​テスト​システム​の​寿命​を​確保​する​ため​の​判断​を​下す​こと​が​重要​です。​Virtual Instrument Software Architecture(VISA)​およびNI LabVIEWプラグ​アンド​プ​レイ​計測​器​ドライバ​を​使用​し​て、​互換性​の​ある​システム​を​構築​する​こと​が​でき​ます。​具体​的​に​は、​これらの​テクノロジ​により​使用​する​バス​(GPIB、​USB、​シリアル、​または​イーサネット/​LAN)​に関わらず、​標準​API​を​使用​し​て​システム​を​プログラム​する​こと​が​可能​です。​計測​器​の​プログラミング​インタフェース​が​変更​さ​れ​ない​限り、​通信​バス​を​変更​する​際​に​も、​コード​変更​が​一切​または​ほとんど​必要​では​なく、​テスト​システム​の​寿命​を​確保​する​こと​が​でき​ます。


​Matthew Friedman
​Product Marketing Engineer
matthew.friedman@ni.com


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​この​記事​は、NI Newsの​2006​年​4​月​18​日​版​に​掲載​さ​れ​ま​した。

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