USB仪器控制六个必备知识点

USB具有即插即用的连接功能，并且现代PC和笔记本电脑上几乎都配备USB端口，因此USB已成为控制独立仪器的热门选择。随着越来越多的仪器制造商开始在设备中包含USB端口，了解USB相关的若干问题对于确保测试系统的使用寿命非常重要。

如今，许多测试应用需要将大量数据从仪器传输到PC。选择仪器时，需了解PC支持的传输速率。USB标准提供四种数据传输速率：

• 低速 – 数据传输速度为1.5 Mb/s。鼠标和键盘等设备通常使用该最低传输速度。这是原始USB 1.0标准的一部分。
• 全速－数据传输速度为12 Mb/s。在2000年推出高速USB之前，这是USB最快的传输速度。这也是原始USB 1.0标准的一部分。
• 高速－数据传输速度为480 Mb/s。高速USB标准(USB 2.0)引入了高速传输，使USB成为发送大量数据（如音频和视频）的可行选择。
• 超高速－数据传输速度为1 Gb/s。这是在USB 3.0标准中引入的。

每个后续的USB标准都与旧标准保持向后兼容。虽然USB 2.0规范引入了高速传输速率，但与之前版本的USB 3.0一样，它还保持了与低速速率的向后兼容性。 因此，设备通常称为USB 3.0兼容，但仅支持低速、全速和高速传输速率。购买新仪器时，请查看“超高速USB”以确保仪器可支持最快的传输速率。

仪器上有两种不同类型的USB端口：A型主机端口和B型设备端口。A型主机端口因其扁平、细长的外观而常见，但不能用于仪器控制。这些连接器仅可用于控制其他USB设备，通常用于保存数据至USB记忆棒或为仪器添加鼠标和键盘支持。如要通过PC控制仪器，需使用B型设备端口，该端口可通过更方形的形状识别。查看仪器数据表时，应查找USB设备端口或USB仪器控制的相关说明，以确保可以远程控制仪器。

由于USB仪器不遵循设定的通信协议，对其进行编程可能是一项重大挑战。为了解决这一问题，USB实现者论坛(USB-IF)定义了一个名为USB测试测量类(USBTMC)的特定设备类。该类旨在仿真IEEE 488.1标准，您可以像编程GPIB仪器一样编程支持USBTMC的仪器。该设备类大大简化了仪器控制，因为您可以使用工业标准应用程序编程接口(API)（如NI-VISA）发送和读取仪器命令，而无需实现底层通信协议。

对于不支持USBTMC的设备，需使用供应商提供的驱动程序或以USB RAW模式对设备进行编程。NI-VISA为USB RAW模式的通信提供支持，但需要与仪器供应商联系，了解其通信协议的具体内容。

USB相较于其他总线的最大优点之一是支持即插即用连接。使用NI Measurement & Automation Explorer (MAX)等工具，可自动检测和配置USBTMC仪器。与以太网/LAN不同，连接仪器无需输入IP地址或处理公司防火墙。

使用GPIB转换器，您可以获得USB仪器控制的许多优点，如即插即用连接、易用性和轻松访问USB端口，同时仍可使用当前的GPIB仪器。可通过NI GPIB-USB-HS+等设备实现该功能，这是一款高速USB设备，可将任意USB端口转换为功能齐全的GPIB控制器。因为您可以使用当前的仪器，所以无需对新仪器进行编程即可节省硬件和软件投资并节省开发成本。

虽然USB是当今流行的通信总线，但计算机行业的历史已经表明，当今热门的技术在未来可能会过时。基于此历史，即使通信总线发生更改，仍应做出决策以确保测试系统的寿命。可使用虚拟仪器软件架构(VISA)和NI LabVIEW即插即用仪器驱动程序实现这一点。通过这些技术构建在通信总线之上，无论使用的总线是GPIB、USB、串口还是以太网/LAN，均可使用标准API对系统进行编程。只要仪器的编程接口没有变化，在通信总线之间切换几乎不需要修改代码，有助于确保测试系统的寿命。