摘要：介绍了一种基于USB、PCM编码和以太网三层通讯的虚拟仪器——DDSTM仪器平台。分析了三层通讯的各自特点和相互关系,重点介绍了DDSTM仪器的组成,然后从虚拟仪器的角度简要介绍系统软件,最后给出实例。
虚拟仪器是目前国内外测试技术与仪器制造业十分关注的热点话题,其技术发展非常迅速。它通过用传统仪器的部分功能甚至全部功能的软件化,在通用的计算机平台上,灵活地实现了传统的测量和控制能力。USB连接方式简单,是一种成本较低的解决方案。而USB接口的仪器单元不仅可内置于计算机机箱中使用,也可以单独构成仪器,置于计算机外工作,通过USB电缆传输信号至主机。特别是USB支持即插即用(PnP),系统能够自动地对USB设备进行配置。由此,建立在USB基础上的虚拟仪器平台便有了竞争力。
在现代航空航天、高速列车等大型工程试验中,往往要求对多科目、多位置的数百路高低速动态信号进行连接长时间同步采集、记录、实时处理,并且要求测试数据网上综合。早期的独立测试仪器已逐渐不能满足日益膨胀的需求,世界各国都在寻求高效、方便的综合测试平台。DDS仪器(数字式动态信号测试仪器)正是为了满足现代大型工程测试需要,综合在遥控测中成熟的PCM编码技术、最新的USB(通用串行总线)桌面接口技术和已广泛应用的以太网技术,成功开发的全新数字化测控仪器平台。
DDS仪器软件的核心部分为自主源代码,
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有利于系统应用程序的最底层开发,直接面向用户的需求。同时,软件也结合了现有多种较成熟仪器平台的技术,提供了与它们之间的接口。
从PCM编码、USB、以太网三层通信入手,本文将论述综合测试平台的通讯结构与特点,DDS仪器的硬件体系结构以及系统软件构建的虚拟仪器平台。直升机测试的实例将展现该系统的应用。
1三层通信结构介绍
三层通信系统硬件结构框图如图1所示。
1.1USB通信层
起源于1995年的USB,近年来得到了飞快发展。除了作为标准外设接口应用之外,它也正在成为多种新型应用的通用连接标准,包括数据采集、测试测量等。由于USB1.1支持12Mbps(高速)和1.5Mbps(低速)两种速度,因此能满足大部分工业实时测试的要求。而且,由于USB自身的特点,使得由它构成的系统具有了优势。
采用USB构成的系统具有可扩展性。通过使用Hub扩展,可驳接多达127个外投。USB具有良好的即插即用与热插拔特性,从而使由此构成的DDS仪器可以方便地增加和删减测试单元,组成现场所需的测试仪器。
与传统的安装在台式机机箱内的数据采集板卡相比,
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USB接口不仅可以方便地应用于台式计算机,而且更广泛地应用于便携式计算机,有利于数据采集系统小型化、便携化,而且再也不会受计算机插槽数量、地址、中断等资源的限制。