用USB做为数据采集接口

1、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 USB2.0USB2.0操作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， 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

2、、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

3、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

4、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，USBB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

5、用所有 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

6、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

7、集应用需要每秒几千取样以上的。现在，很多包含 P MD-1208L番口 QUANCOM（r） USB OP TOREL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1023R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

8、。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。P MD-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1024R中断传输 的

9、最大等待时间可低到125卩s。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/ms3其于高速USB专输的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Com pact 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装置到计