当您在上百个不同的数据采集(DAQ)设备,有各种各样的总线选择的时候,可能很难为您的应用需求选择合适的总线。 每条总线都有不同的优点,比如在吞吐量、延迟、便携性或离主机的距离等方面具有不同的优势。 本白皮书探讨了最常见的 PC 总线选型,幵概述了为测量应用选择合适的总线时,技术方面的考虑因素。
帮助您选择合适的总线的 5 道问题
1. 有多大的数据量经过该总线?
2. 我对单点 I/O 的要求是什么?
3. 我需要同步多个设备吗?
4. 系统对便携性有何要求?
5. 我的计算机离我的测量物体有多进?
其他主题
1.常用总线的选择指南
2.DAQ总线概览
1.有多大的数据量经过该总线?
所有的 PC 总线在一定的时间内可以传输的数据量都是有限的。 这就是总线带宽,往往以兆字节每秒(MB/s)表示。 如果动态波形测量对您的应用十分重要,一定要考虑使用有足够带宽的总线。
根据您选择的总线,总带宽可以在多个设备之间共享,或只能专用于某些设备。 例如, PCI 总线的理论带宽为 132 MB/s,计算机中的所有 PCI 板卡共享带宽。千兆以太网提供 125 MB/s 的带宽,子网或网络上的设备共享带宽。 提供专用带宽的总线,如 PCI Express 和 PXI Express,在每台设备上可提供最大数据吞吐量。
当迚行波形测量时,采样率和分辨率需要基于信号变化的速度来设置。 您可以记录每个采样的字节数(向下一个字节取整),乘以采样速度,再乘以通道的数量,计算出所需的最小带宽。
例如,一个 16 位设备(2 字节)以 4 MS/s 的速度采样,四个通道上的总带宽为
您的总线带宽需要能够支持数据采集的速度,需要注意的是,实际的系统带宽低于理论总线限制。 实际观察到的带宽取决于系统中设备的数量以及额外的总线载荷。 如果您需要在很多通道上传输大量的数据,带宽是您选择 DAQ 总线时最重要的考虑因素
2. 我对单点 I/O 的要求是什么?
需要单点读写的应用程序往往取决于需要立即和持续更新的 I/O 值。由于总线架构在软硬件中实现的不同方式,单点 I/O 的要求可能是您选择总线的决定性因素。
总线延迟是 I/O 的响应时间。它是调用驱动软件函数和更新 I/O 实际硬件值之间的时间延迟。 根据您选择总线的不同,延迟可以从不足一微秒到几十毫秒。
例如,在一个比例积分微分(PID)控制系统中,总线延迟可以直接影响控制回路的最快速度。
单点 I/O 应用的另一个重要因素是确定性,也就是衡量 I/O 能够按时完成测量的持续性。与 I/O 通信时,延迟相同的总线比有不同响应的总线确定性要强。 确定性对于控制应用十分重要,因为它直接影响控制回路的稳定性。许多控制算法的设计期望就是控制回路总是以恒定速率执行。 预期速率产生仸何的偏差,都会降低整个控制系统的有效性和稳定性。 因此,实现闭环控制应用时,应该避免高延迟、确定性差的总线,如无线、以太网或 USB。
软件在总线的延迟和确定性方面起着重要的作用。 支持实时操作系统的总线和软件驱动提供了最佳的确定性,因此也给您最高的性能。 一般情况下,对于低延迟的单点 I/O 应用来说,PCI Express 和 PXI Express 等内部总线比 USB 或无线等外部总线更好。
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