监控篇之USB数据采集模块

下面列出USB总线的诸多特性与优点。
4）USB接口规范1.1中的12 Mbps的传送速度可满足大部 分的使用需求。当然，快速的2.0规范，提供更佳的传输率。
5）USB最多可以连接127个接口设备。因为USB接口使 用7位的寻址字段，所以2的7次方等于128。若扣掉USB主 机预设给第一次接上的接口设备使用，还剩127个地址可 以使用。因此一台计算机最多可以连接127个USB设备。
USB是一种标准的连接接口，在把外面的设备 与计算机连接时，允许不必重新配置与设计系统， 也不必打开机壳和另外调整接口卡的指拨开关。 在USB连接上计算机时，计算机会自动识别这些 外围设备，并且配置适当的驱动程序，用户无须 再另外重新设置。通过USB接口，实现了即插即 用与热插拔的特性，用户即可迅速方便地连接PC 主机的各种外围设备。
组态控制技术—监控篇
USB数据采集模块
USB总线技术概述
工业控制等场合往往需要用PC或工控机对各种数据进行 采集，如液位、温度、压力等，通常数据采集系统是通过串 行口、并行口或内部总线等与计算机连接的，但是它们都有 一个共同的缺点，即安装不太方便，灵活性受到限制。目前 常用的数据采集板卡易受机箱内环境干扰而导致数据采集失 真，容易受计算机插槽数量和地址、中断资源限制，不可能 挂接很多设备，可扩展性差。
下面列出USB总线的诸多特性与优点：
1）USB接口统一了各种接口设备的连接头，如 通信接口、打印机接口、显示器输出和音效输入 ／输出设备、存储设备等，都采用相同的USB接 口规范。USB接口就像是“万用接头”，只要将 插头插入，一切就可迎刃而解。
2）即插即用(plug-and-play)，并能自动检测与 配置系统的资源。再者，无需系统资源的需求， 即USB设备不需要另外设置IRQ中断、I／O地址 以及DMA等的系统资源。
采用USB传输的数据采集系统
一个实用的USB数据采集系统包括A／D转换器、微 控制器以及USB通信接口。为了扩展其用途，还可以加上 多路模拟开关和数字I／O端口，如图所示。
采用USB传输的数据采集系统
另一种方案是采用具备USB通信功能的单片机。随着 USB应用的日益广泛，Intel， Cypress，Philips等芯片厂 商都推出了具备USB通信接口的单片机。这些单片机处理 能力强，有的本身就具备多路A／D转换器，构成系统的电 路简单，调试方便，电磁兼容性好，因此采用具备USB接 口的单片机是构成USB数据采集系统较好的方案。不过， 由于具备了USB接口，这些芯片与过去的开发系统通常是 不兼容的，需要购买新的开发系统，投资较高。
USB的一大优点是可以提供电源。在数据采集设备中 耗电量通常不大，因此可以设计成采用总线供电的设备。
实现USB远距离采集数据传输
传输距离是限制USB在工业现场应用的一个障碍，即使增加 了中继或Hub，USB传输距离通常也不超过几十米，这对工业现 场而言显然是太短了。
现在工业现场有大量采用RS-485总线传输数据的采集设备。 RS-485有其固有的优点，即它的传输距离可以达到1 200 m以上， 并且可以挂接多个设备。其不足之处在于传输速度慢，采用总 线方式，设备之间相互影响，可靠性差等。RS-485的这些缺点 恰好能被USB所弥补，而USB传输距离的限制恰好又是RS-485 的优势所在。如果能将两者结合起来，优势互补，就能够产生 一种快速、可靠、低成本的远距离数据采集系统。
下面列出USB总线的诸多特性与优点：
3）具有“热插拔”(hot attach & detach)的特性。 在操作系统已开机的执行状态中，随时可以插人 或拔离USB设备，而不须再另外关闭电源。
4）USB接口规范1.1中的12 Mbps的传送速度可 满足大部分的使用需求。当然，快速的2.0规范， 提供更佳的传输率。
USB总线的出现很好地解决了以上问题。目前USB接口 已经成为计算机的标准设备，它具有通用、高速、支持热插 拔等优点，非常适合在数据采集中应用。
USB串行总线是一种电缆总线，它是一 种新型的外设接口标准，其基本思路是采用 通用连接器和自动配置及热插拔技术和相应 的软件，实现资源共享和外设的简单快速连 接。USB和IEEE 1394的出现，解决了目前 微机系统中，外设与CPU连接因为接口标准 互不兼容而无法共享所带来的安装与配置困 难的问题。
USB的另一特点是在连接PC主机时，对所有 USB接口设备，提供了一种“全球通用”的标准连 接器(A型与B型)。这些连接器将取代所有的各种 传统外围端口，如串行端口、并行端口以及游戏 接口等。此外，USB接口还可以允许将多达127个 接口设备同时串接到PC一个外部的USB接口上。 这样，就不必像传统现有的串行端口或并行端口 那样，一个端口仅能接一个接口设备。USB接口不 仅降低了PC主机的成本，也能大大地简化PC主机 后侧的各种连接缆线复杂混乱的现状。
下面列出USB总线的诸多特性与优点。
5）USB最多可以连接127个接口设备。因为USB 接口使用7位的寻址字段，所以2的7次方等于128。 若扣掉USB主机预设给第一次接上的接口设备使 用，还剩127个地址可以使用。因此一台计算机最 多可以连接127个USB设备。
6）单一专用的接头型号。所有USB外围Baidu Nhomakorabea备的 接头型号应完全统一(A型与B型)，并且可以使用 USB集线器来增加扩充的连接端口的数目。
6）单一专用的接头型号。所有USB外围设备的接头型号 应完全统一(A型与B型)，并且可以使用USB集线器来增加 扩充的连接端口的数目。
简而言之，USB总线整体功能就是简化外部接 口设备与主机之间的连线，并利用一条传输缆线 来串接各类型的接口设备(如打印机的并行端口、 调制解调器的串行端口)，解决了现今主机后面一 大堆缆线乱绕的困境。它最大的好处是可以在不 需要重新开机的情况之下安装硬件。而USB在设 计上可以让高达127个接口设备在总线上同时运行， 并且拥有比传统的RS-232串行与并行接口快许多 的数据传输速度。