用USB做为数据采集接口

用USB故为数据采集接口

USB（通用串行总线）已成为消费类应用中的低成本PC接口标准。但最近它成

为数据采集应用中一种流行接口。

USB1.1 与USB2.0

USB2.0是USB规范的最新版本。为了保持与现有器件向后的兼容，USB2.0操作规范是USB1.1规范的高级形式。USB2.0可以做USB1.1的每件工作，它与USB1.1是完全兼容的。另外，USB2.0支持更快的传输。USB2.0的最高数据传输率是

480Mb/s，这比USB1.1所支持的最高速度快40倍。

数据传输模式

USB可用在大量的应用中，为此，USB开发者已建立了4种不同的数据模式：控制、中断、集群和同步模式。每种模式都有优、缺点，而应用通常将确定采用哪种模式。

控制模式控制传输用于配置，而所有装置都必须支持控制传输。可以配置数据采集装置所需的非常有限的数据传输能力只用于控制模式，尽管大多数据装置利用其他数据传输模式。

中断模式中断传输通常用在必须在将定时间传输数据，如很多数据采集应用或键盘、鼠标接口。每个USB端口提供多种中断传输管道。保用定时使中断模式用在大多数数采集应用中是理想的。

一个单数据采集装置，可用多中断传输来提供较高的数据传输率。由于有大量中断和总线带宽受限制，所以用多中断降低可连接到专门USB端口上的独立装

置数量。

集总模式集总模式通常用在传输率不受限制时，如到打印机的写入。集总传输将采用分配给其他传输类型的带宽，所以将不会减慢极限工作。

若总线是忙的，则集总传输将得到最低优先级。随着大多数数据丢失，所以，对于大多数数据采集应用不推荐用集总模式。

同步模式同步传输正在流行于音频或视频中恒定数据率传输。这对于重新传输已被接收带误差的数据是不可能的，所以，它不适合于必须是精确的数据。这限制同步模式在大多数数据采集应用中的采用。

总的来说，中断模式最适合大多数数据采集应用。同步模式被大多数应用所排除，因为它不能提供数据完整性。

集总和控制模式可用于实现很多数据采集装置。但是，由于它们不能提供保用的数据传输率，所以，若数据采集装置不能提供非常大的数据缓冲器，则会有实际丢失数据的危险。

在用户调研不同供应商数据采集装置时，要询问是采用哪一种传输模式。若装置所采用的模式不是中断模式，用户在计划连接到多个装置到一个给定USB端口时，应询问可能的系统限制。

数据传输率

现在，USB B范允许系统在三个不同数据传输率下运行。USB2.0和1.1支持在

低速和全速下数据传输。

除这些数率外，USB2.0支持总线速度在高速。表1列出理论最高传输率和有关低速、全速和高速传输的其它性能指标。

表1USB2.0理论上最高传输性能指标传输类型

控制

中断

集总

同步

一般用途

控制和配置

数据采集，鼠标和键盘接口打印机和绘图仪接口音频和视频流低速

支持

是

是

不

不

最高数据传输率（B/S）

24000

4800用所有6个可用的端

不支持

不支持总线传输率

点/ 管线

1 ．5MB/S 数据信息包最大字节

8

8

不支持

不支持

全速

支持

是

是

是，但不是HID

是，但不是HID

12MB/S

最高数据传输率（B/S）总线传输率:

832000

高达1216000

（用所有19 个可用的端点/ 管线）

1216000

1023000 数据信息包最大字节

64

64

64

1023 高速支持是是是是

最高数据传输率（B/S）

15872000 49152000 用可用的

53248000

24576000

总线传输率:

480MB/S

端点/管线数据信息包最大字节

64

1024

512

1024 低速、全速和高速保用数据传输等待时间无

有

无

有

误差检查/校正

有

有

有

无基于辅助操作和处理延迟问题，实际上这些传输率不可能达到。也应记住，大多数据采集应用是基于12b 字或16b 字而不是字节，所以这些数在从每秒字节转换到每秒取样数之前必须进行换算。

低速

低速传输采用1.5Mb/b 总线传输率。这是在总线上传输位的实际速率，而不包括控制和误差检验所需的辅助操作。在低速系统中实际的可能数据传输率将低于1.5Mb/s 。

低速也限制所允许的中断和控制模式。数据信息包只可能是8b （最大）。中断传输的最大等待时间可低到10ms控制端点的最大传输为24B/ms,中断端点最大传输为

8B/10ms。

因此,采用低速传输的装置通常不采用数据采集应用需要每秒几千取样以上

的。现在，很多包含PMD-1208L番口QUANCOM（r） USBOPTOREL的可用USB 基数据采集产品采用低速传输。

全速

全速传输提供最大12MB/S数据传输率。这是在总线上传输数位的实际速度，但实际上可用的数据传输率将低于此值。所有4 种传输模式都是允许的。不过, 标准Windows人接口装置（HID）驱动器只支持控制和中断模式。

对于控制，中断和集总传输其数据信息包可以是64B （最大），对于同步传输最大为1023B中断传输的最大等待时间可以低到1ms控制端点最大传输为832B/ms（高达19个中断端点管线是可用的），同步端点为 1.023B/ms。

全速传模式实现具有100KHZ范围（基于中断传输）的数据采集装置。PMD-1608FS和softDSP SDS200采用全速数据传输。基于集总或同步传输可开发更快的装置，但是，对于保证精确数据无损失危险或FIFO超出，其中断传输方法

是最可*的方法。

高速

高速传输提供最高480Mb/s数据传输率，而只有USB2.0支持高速传输。象低速和全速性能指标那样，这是实际的在总线上传输的数据位，辅助操作和误差检查使可达到数据传输率将低于此值。

高速支持所有4种传输模式。控制传输的数据信息包括最大可以是64B,集总传输最大为