用USB做为数据采集接口

1、用 USB做为数据采集接口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 USB2.0USB2.0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

2、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

3、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

4、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规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）240004800 用所有

5、 6 个可用的端不支持不支持总线传输率点/ 管线15MB/S数据信息包最大字节88不支持不支持全速支持是是是，但不是 HID是，但不是 HID最高数据传输率（ B/S）总线传输率： 12MB/S832000高达 1216000（用所有 19 个可用的端点 / 管线）12160001023000数据信息包最大字节6464641023高速支持是是是是最高数据传输率（ B/S）1587200049152000用可用的5324800024576000总线传输率：480MB/S端点/ 管线数据信息包最大字节6410245121024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

6、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

7、。现在，很多包含 PMD-1208LS和 QUANCOM(r) USBOPTOREL的16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10

8、0KHz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 512B，中断传输最大为 1024B，同步传输最大为 1024B。中断传输的最大等待时间

9、可低到 125s。控制端点传输最大为 15872B/ms，集总端点为 53248B/ms，中断端点为24576B/ms，同步端点为 24576B/ms。其于高速 USB传输的 USB基数据采集产品可望支持 Hz 范围的取样率。USB总线不能支持在 PCI 或 Compact PCI 总线上可能的 80Mb/S传输率。然而，高速 USB能适应当今大多数数据采集应用。优先选用方法是中断模式，因为它可以保证采集定时。在单端口上混合不同速度的装置若正在用每个计算机端口的一个 USB装置或单个 USB，则连接不同速度的混合装置不会有问题。若有一个 USB2.0 端口，则可简单地插入到任何 USB装置中。系统将重新组织装置的速度和相应的通信。若插入一个高速 2.0 装置到 1.0 端口，则将重新组织、装配装置并实际地工作。然而，将达不到 2.0 端口的取样率。为了连接多个 USB