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(1)RS-232C串行接口
RS-232C(Recommended Standard)串行接口是计算机与外设之间以及计算机与测试系统之间最简单、最普遍的连接方法,采用23线连接器。其最高的单向数据传输率为20kbps,此时的最大传输距离为15米。适当降低速率,其最大传输距离可达60米。但它只是一对一的传输,仅用于简单或低速的系统,在实际应用中还有一定的市场。
(2)RS-422A总线
RS-422A串行总线也是一种常用的接口总线,支持一点对多点的通信。它在传输速率、传送距离及抗干扰性能等方面均优于RS-232C,采用差动(差分)收发的工作方式,利用双端线来传送信号,最高数据传输率为10Mbps,此时的传输距离为120米,可连接32个收发器。如适当降低传输率,可增加其通讯距离。例如在10kbps时距离可达1200米。
(3)RS-485串行总线
RS-485是一种典型的串行总线,支持一点对多点的通信,采用双绞线连接,可连接32个收发器,其他特性与RS-422A总线接近,在测控系统中得到较为普遍的应用,但不能满足高速测试系统的应用要求。
(4)通用串行总线USB
通用串行总线USB(Universal Serial Bus)是由美国多家公司在1995年提出的一种高性能串行总线规范,虽然目前还未得到标准化组织承认,但已经成为事实上的标准。这种串行总线具有传输速率高、即插即用、热切换(带电插拔)和可利用总线传送电源等特点,能连接127个装置。其电缆只有一对信号线和一对电源线,工作于最高12Mbps的中等速度,传输距离30米,轻巧便宜,适用于传递文件数据和音响信号,新的PC机都已配上USB总线接口。
(5)IEEE 1394串行总线
IEEE1394串行总线(又叫火线-FireWire)是由苹果公司于80年代提出的,1995年被IEEE接受,当时最高传输速率400Mbitps,传输距离72米,以后还要按800M、1.6G及3.2 Gbitps分段提高。它有两对信号线和一对电缆线,在无HUB时可用任何方式连接63个装置。而且支持即插即用、带电插拔。这是一种应用前景非常广阔的串行总线,和USB总线工作于不同的频率范围,可相互配合使用,适用于动画等视频信号的传输,可用于连接计算机的高速外部设备,也可用于连接数字电视、DVD等消费类电子设备以及作为测试仪器的数据传输总线。在测控系统中,它可作为机箱底板总线的备份总线,以及用作计算机与高速数据采集系统互连总线。不过目前支持IEEE 1394设备还不很多。
3.2 并行总线
在集成式自动测试系统中,计算机与测试部分比较靠近,为提高数据传输速率,大多采用并行总线进行连接。并行总线也分为标准的和非标准两类。常用的并行标准总线有通用接口总线IEEE 488和ANSI X3.131-1986 SCSI总线。非标准的并行总线也很多。多数厂家自己设计专用的并行总线,再通过总线转换接口,将计算机和测试部分连接起来。
(1)IEEE 488总线
IEEE 488通用接口总线又称GPIB(General Purpose Interface Bus)总线,是HP公司在70年代推出的台式仪器接口总线,因此又叫HPIB(HP Interface Bus),1975年IEEE和IEC确认为IEEE 488和IEC 652标准。该标准总线在仪器、仪表及测控领域得到了最广泛的应用。这种系统是在微机中插入一块GPIB接口卡,通过24或25线电缆连接到仪器端的GPIB接口。当微机的总线变化时,例如采用ISA或PCI等不同总线,接口卡也随之变更,其余部分可保持不变,从而使GPIB系统能适应微机总线的快速变化。由于GPIB系统在PC出现的初期问世,所以有一定的局限性。如其数据线只有8根,传输速率最高1Mbps,传输距离20米(加驱动器可达500米)等等。尽管如此,目前仍是仪器、仪表及测控系统与计算机互连的主流并行总线。因为装有GPIB接口的台式仪器的品种和数量都明显超过倍受青睐的VXI仪器,而且在目前应用的VXI系统中,与GPIB混合应用比例很大,还有相当数量采用外主控计算机控制的VXI系统,其计算机通过GPIB电缆和GPIB-VXI接口进行控制。以PCI为基础的PXI系统,也都具有GPIB接口。所以,在相当长的时间内,GPIB系统仍将在实际应用中,特别是中、低速范围内的计算机外设总线应用中占有一定的市场。
(2)SCSI总线
SCSI总线的原型是美国Shugart公司推出的,用于计算机与硬盘驱动器之间传输数据的SASI(Shugart Associates System Interface)总线,1986年成为美国国家标准ANSI X3.131,该名为SCSI总线(Small Computer System Interface)。其数据线为9位,速度可达5Mbps,传输距离6米(加驱动器可达25米),经改进又陆续推出SCSI-2 Fast and Wide和SCSI-3(又称Ultra SCSI)总线,原SCSI总线改称SCSI-1总线。该总线的传输速率很高,现已普遍用作计算机的高速外设总线,如连接高速硬盘驱动器。许多高速数据采集系统也用它与计算机互连。目前仍处在发展之中。
(3)MXI总线
MXI总线(多系统扩展接口Multi-system eXtension Interface bus)是一种高性能非标准的通用多用户并行总线,具有很好的应用前景。它是NI(National Instruments)公司于1989年推出的32位高速并行互连总线,最高速度可达23Mbps,传输距离20米。MXI总线通过电缆与多个器件连接,采用硬件映象通讯设计,不需要高级软件,一根MXI电缆上可连接8个MXI器件。其电缆本身是相通的,MXI器件通过简单地读写相应的地址空间就可直接访问其他所有器件的资源而无需任何软件协议。目前,VXI总线的测控机箱大都用这种总线与计算机互连。它将成为VXI总线机箱与计算机互连的事实上的标准总线。
4 结束语
由前面的介绍可以看出,在测量和仪器系统机箱底板总线中,CompactPCI和VXI总线代表着这类总线当前的水平,相应产品正在迅速发展之中。在测量仪器机箱与计算机的互连总线中,IEEE 488通用接口总线由于前述原因,仍将在一些低速系统中被使用一段很长的时间,在高速系统中,将被SCSI总线所代替。MXI总线将作为VXI机箱与计算机互的事实上的标准总线。但由于串行总线,如USB、FireWire总线等,在传输速率上取得了重要突破,且价格便宜,有可能逐步代替现有的其他并行或串行互连总线,并成为测量和仪器网络总线之一。尤其是FireWire总线,它的传输速率可高达3.2Gbps,利用它不但可组成高速测控网络,还可以代替测量和仪器系统机箱底板的并行总线,或作为冗余测控系统中的机箱底板并行总线的备份总线,具有很好的应用前景。
测控系统正向着高效、高速、高精度和高可靠性,以及自动化、智能和网络化方向发展,测控总线将为实现这些目标起重要作用。目前国外很多公司正在积极研究、开发Infranet-Intranet-Internet网络连接标准,尽可能利用现有的WWW(万维网)技术,将采集到的数据和控制参数直接放到HTML(超文本标志语言)文档中,使远程用户可以通过Internet对生产过程进行访问,或控制远地实验室内的智能设备。这将为开发开放型、全分布式、智能化的测控网络系统创造条件。这些都将对测控系统的体系结构的变革和性能的提高产生重大影响
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