USB：具有优良性价比的单台仪器接口(07-100)

　　一个 USB 接口由三个元件组成，一是主控机(PC机或笔记本机)，二是USB设备(通过USB收发器芯片)，三是USB连接电缆 (四线或无直流供电的双线电缆)。USB接口数据采用数据包传送，每帧1 ms ，分成8个125 us 的微帧。PC 主控机启动对USB设备的数据传输时，最简单的作业需要三至四个数据包，即主机请求、数据传送和主机确认信息。

　　向 USB 设备发送数据或从 USB设备接收数据都要经过USB设备端点(EP), EP 相当于单向开关，只能单方向传送数据。主控机PC与 USB信息交换有四种基本传输模式：

　　1、中断数据传输(INT)—要求定时和可靠地传输小量数据时使用

　　2、同步数据传输(ISO)—事前协商带宽和允许有数据损失时使用

　　3、块数据传输(BULK)—要求快速和无数据损失传输大量数据时使用

　　4、控制传输(CTL)—通常用于发送配置、命令、状态等数据包

　　图1 USB 仪器系统的方框图

　　一个基于 USB接口标准的仪器系统方框图如图1所示，为了便于说明, 把它具体化为一台通用的USB 数据采集系统。图中左边方框是数据采集前端，收集传感器等器件传送来的模拟和/或数字输出信号。图中右边方框是嵌入式处理器、通信和控制逻辑电路和一组EP。经过数字处理后的多通道传感器信号，按序列由各EP送到 USB接口和电缆，最后输入到主控 PC机。在构建 USB 仪器系统时，主要考虑图中右边的处理器、通信和控制逻辑的选择：

　　·数据传输率—USB标准有1.5 Mbps (低速)、12Mbps(全速)、480Mbps(高速)三种速率，可根据输入信号的最髙速率和主控 PC机能够支持的数据率，权衡和选择 USB接口。

　　·PC 机的USB接口—台式 PC和笔记本PC都有两个以上USB 接口分别称为主接口A和设备接口B。主接口A 连接 PC使用的 USB外围设备，如闪存、硬盘和其它外设。设备接口B用于连接 USB 仪器。

　　·因为 USB接口标准没有定义仪器的USB设备类别，为了便于测试测量仪的接入, 由 USB-IF(USB 实施者论坛)定义一个特别的设备类别，称为测试测量仪器类别，简称(USBTMC)类。USB-IF将USBTMC 设备设计成模拟GPIB(IEEE488.1) 总线的设备，因而原来大量 GPIB仪器使用的程序和驱动器