Seis cosas que debe saber sobre el control de instrumentos USB

Con conectividad plug-and-play y la casi ubicuidad de los puertos USB en PC y portátiles modernos, USB se ha convertido en una opción popular para controlar instrumentación independiente. A medida que más fabricantes de instrumentos comienzan a incluir puertos USB en sus dispositivos, es importante entender varios problemas relacionados con USB para garantizar la longevidad de su sistema de prueba.

Muchas de las aplicaciones de prueba actuales requieren la transferencia de grandes cantidades de datos desde el instrumento al PC. Al elegir la instrumentación, debe saber qué tasas de transferencia admite su PC. El estándar USB proporciona cuatro velocidades de transferencia de datos:

• Baja velocidad: transferencia de datos a 1,5 Mb/s. Los dispositivos como ratones y teclados suelen utilizar esta velocidad de transferencia más baja. Esto era parte del estándar USB 1.0 original.
• Velocidad máxima: transferencia de datos a 12 Mb/s. Hasta la introducción de Hi-Speed USB en 2000, esta era la velocidad de transferencia más rápida para USB. Esto también era parte del estándar USB 1.0 original.
• Alta velocidad: transferencia de datos a 480 Mb/s. Introducido en el estándar USB de alta velocidad (USB 2.0), la alta velocidad de transferencia hizo que USB fuera una opción viable para enviar grandes cantidades de datos como audio y vídeo.
• Super-velocidad - Transferencia de datos a 1 Gb/s. Esto se introdujo con el estándar USB 3.0.

Todos los estándares USB sucesivos han mantenido la compatibilidad hacia atrás con estándares más antiguos. Mientras que la especificación USB 2.0 introdujo la tasa de transferencia de alta velocidad, también mantuvo la compatibilidad hacia atrás con las tasas de velocidad más bajas, al igual que el USB 3.0 con sus predecesores.  Como tal, los dispositivos a menudo se llaman compatibles con USB 3.0, mientras que solo admiten las tasas de transferencia bajas, completas y de alta velocidad. Al comprar instrumentos nuevos, busque la frase “Super-Speed USB” para asegurarse de que el instrumento pueda soportar las tasas de transferencia más rápidas.

Hay dos tipos diferentes de puertos USB que pueden aparecer en un instrumento: puertos host Tipo A y puertos de dispositivo Tipo B. Los puertos host tipo A, reconocidos por su aspecto plano y alargado, son más comunes, pero no puede usarlos para el control de instrumentos. Solo puede usar estos conectores para controlar otros dispositivos USB, por lo general para guardar datos en memorias USB o agregar soporte para mouse y teclado a un instrumento. Para permitir que un instrumento se controle desde un PC, necesita puertos de dispositivo Tipo B, reconocidos por una forma más cuadrada. Al examinar las hojas de datos del instrumento, busque referencias a los puertos del dispositivo USB o al control del instrumento USB para asegurarse de que puede controlar remotamente su instrumento.

Debido a que los instrumentos USB no se adhieren a un protocolo de comunicación establecido, programarlos puede ser un gran desafío. Para ayudar a remediar esto, el Foro de Implementadores USB (USB-IF) definió una clase de dispositivo específica llamada Clase de Prueba y Medición USB (USBTMC). Diseñado para emular el estándar IEEE 488.1, puede programar instrumentos compatibles con USBTMC como sus homólogos GPIB. Esta clase de dispositivos simplifica enormemente el control de los instrumentos porque puede utilizar interfaces de programación de aplicaciones (API) estándar de la industria, como NI-VISA, para enviar y leer órdenes de instrumentos sin tener que aplicar los protocolos de comunicación de nivel inferior.

Para los dispositivos que no admiten USBTMC, debe usar un controlador proporcionado por el proveedor o programar el dispositivo en modo USB RAW. NI-VISA proporciona soporte para comunicarse en modo USB RAW, pero debe ponerse en contacto con el proveedor de instrumentos para conocer los detalles de su protocolo de comunicación.

Una de las mayores ventajas de USB en comparación con otros autobuses es su soporte de conectividad plug-and-play. Mediante herramientas como el NI Measurement & Automation Explorer (MAX), los instrumentos USBTMC se detectan y configuran automáticamente para el sistema. A diferencia de Ethernet/LAN, no hay necesidad de introducir direcciones IP o problemas con los firewalls de la empresa para conectarse a su instrumentación.

Con los convertidores GPIB, puede obtener muchas ventajas del control de instrumentos USB, como conectividad plug-and-play, facilidad de uso y fácil acceso a los puertos USB sin dejar de usar su instrumentación GPIB actual. Puede lograrlo a través de dispositivos como el NI GPIB-USB-HS+, un dispositivo USB de alta velocidad que puede convertir cualquier puerto USB en un controlador GPIB completamente funcional. Debido a que puede usar su instrumentación actual, puede conservar su inversión en hardware y software y ahorrar dinero en costos de desarrollo sin programar nueva instrumentación.

Si bien USB es un bus de comunicación popular hoy en día, la historia de la industria informática ha demostrado que la tecnología actual podría ser obsoleta mañana. Debido a esta historia, es importante tomar decisiones para garantizar la longevidad de su sistema de pruebas, incluso si los buses de comunicación cambian. Puede hacer esto utilizando la arquitectura de software de instrumentos virtuales (VISA) y los Instrument Drivers plug-and-play de LabVIEW de National Instruments. Con estas tecnologías integradas en la parte superior del bus de comunicación, puede programar sus sistemas con una API estándar, independientemente del bus que esté utilizando, ya sea GPIB, USB, serie o Ethernet / LAN. Mientras la interfaz de programación del instrumento no cambie, la conmutación entre buses de comunicación requiere poca o ninguna modificación de código y ayuda a garantizar la longevidad de su sistema de prueba.