第6章數(shù)據(jù)傳輸及計算機接口

1、第6章 數(shù)據(jù)傳輸及計算機接口 數(shù)據(jù)采集到后，要通過傳輸?shù)接嬎銠C上才能進行各項處理。由于計算機接口種類繁多，所以數(shù)據(jù)傳輸來的接口方式也多種多樣。本章中將介紹多種數(shù)據(jù)傳輸方式和計算機接口。6.1 數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?從電子時代開始，數(shù)據(jù)通信中傳輸方式是發(fā)生了多次變革，大致從遠到近是發(fā)展為越來越方便，傳輸速率越來越快，價格也是越來越低。以計算機接口方式的不同為分類，目前常見的數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)有如下幾種。6.1.1 串口 串口通信是一種常用的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式。它用于計算機與相關配件之間的通信。串行通信方式中發(fā)送方用一條通信線，一次一個字節(jié)傳送數(shù)據(jù)到接收方。由于串行通信方式的便捷性，大多數(shù)計算機都有一至兩個

2、串行通信接口。所以它對應用是非常適用?，F(xiàn)在許多GPIB儀器也都有串行接口，也有串口和GPIB轉(zhuǎn)換的接口卡，可以方便的進行兩者的轉(zhuǎn)換。但是，串行通信的不足在于一個串行接口只能與一個設備進行通信，并且通信速度也比較慢。它的通信主要有如下兩種： 1RS232 2RS4856.1.2 USB USB稱為:通用序列總線，全稱是Universal Serial Bus。它的最大特性為“隨插即用”，也可以說是支持熱拔插。USB接口適用各類操作系統(tǒng)，使用中不需安裝特殊驅(qū)動程序，更不用繁復的設備安裝過程。通過USB接口，可以方便的儀器或者設備進行隨插即用，被稱為目前最具有人性化的接口。USB接口被廣泛應用到虛擬

3、儀器的測試行業(yè)中。它目前有兩個版本，分別是USB1.1，最高傳輸速率是12Mbps，還有一種是USB2.0，傳輸速率是240Mbps。6.1.3 GPIB GPIB是數(shù)字化的并行通信總線。它有8條地線、8條數(shù)據(jù)線、3條握手線、5條控制線（ATN、SRQ、EOI、REN和IFC），總共有24條線。GPIB使用8位并行的異步通信方式。換句話來說，所有字節(jié)都是通過總線順序傳送，通信速度由最慢部分決定。由于GPIB的數(shù)據(jù)單位是1個字節(jié)，所以數(shù)據(jù)通常以ASCII碼字符串的方式收發(fā)。6.1.4 網(wǎng)絡 隨著近年來網(wǎng)絡的發(fā)展，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集傳輸是一種將來比較流行的方式。網(wǎng)絡很大方便了離散的采集和處理數(shù)據(jù)，為多點

4、采集提供了最大的好處。給數(shù)據(jù)傳輸節(jié)省了許多資源。目前有一些數(shù)據(jù)采集卡直接可以配置好各類協(xié)議后在網(wǎng)絡上進行數(shù)據(jù)傳輸。這也是今后數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颉?.2 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議設置 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議是數(shù)據(jù)進行傳輸及共享時的一種共同約定。它也是通信行業(yè)的一個標準。LabVIEW中的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議有多種，這是最近為適應各種傳輸需要發(fā)展起來。下面將詳細講解種類協(xié)議。6.2.1 TCP TCP協(xié)議是網(wǎng)絡通信的傳輸控制協(xié)議，它已經(jīng)被廣泛的應用。在LabVIEW中TCP VI和函數(shù)用于與TCP網(wǎng)絡上的設備進行交互。TCP協(xié)議控件通過“函數(shù)”|“數(shù)據(jù)通信”|“協(xié)議”|“TCP”下拉列表打開。TCP控件有許多，如打開TCP連接、

5、關閉TCP連接、寫入TCP數(shù)據(jù)等，如圖6.1所示。6.2.2 UDP UDP是用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議。它是 ISO 參考模型中無連接的傳輸層協(xié)議，支持面向事務不可靠的信息傳送。UDP 協(xié)議可以說是上層協(xié)議與IP 協(xié)議的接口。UDP通信協(xié)議適用運行在同一臺設備上的多個應用程序的端口分辨。目前大多數(shù)網(wǎng)絡應用技術都是在同一臺機器上運行，所以計算機必須能夠保證從當前計算機下載數(shù)據(jù)到目的地機器上的軟件程序。同時也要保證計算機能收到正確的回復。下面以UDP的簡單通信為例，講解具體通信中的應用。6.2.3 藍牙 藍牙是一種低功率短距離的通信協(xié)議，它具有調(diào)整靈活的通信特點。理論上它的最高傳輸數(shù)據(jù)速率達1Mbps，其實

6、實際傳輸中的有效傳輸速度為721kbps，最大傳輸距離可達10米。在使用過程中，用戶可以任意利用2.4GHz的ISM頻帶（醫(yī)學、工業(yè)、科學）。在此頻段上設立帶寬為1MHz的79個信道，可以采用每秒鐘切換1600次的頻率方式或者滾齒方式的頻譜擴散技術來實現(xiàn)信號的收發(fā)。一個藍牙設備能同時與七臺藍牙設備進行通信。在有效范圍內(nèi)可越過障礙物進行連接，沒有特別的通信視角和方向要求。支持語音、圖像數(shù)據(jù)的傳輸。6.2.4 其它 LabVIEW中還有一些通信協(xié)議，如串口、SMTP郵件協(xié)議等。串口通信協(xié)議主要是用VISA函數(shù)和控件操作。SMTP Email VI可通過簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP)發(fā)送包含附加數(shù)據(jù)和

7、文件的電子郵件。LabVIEW不支持SMTP認證。SMTP Email VI不能用來接收信息。它們的使用不是很多，也比較簡單，在這里不詳細講解。6.3 數(shù)據(jù)傳輸和計算機接口選擇的技巧 在LabVIEW中數(shù)據(jù)采集要依據(jù)現(xiàn)實情況而確定具體方案。那些主要因素是數(shù)據(jù)的采集速率、處理長度等。但同時要考慮到數(shù)據(jù)傳輸和計算機接口的問題。這些元件選擇要搭配好，才能使各環(huán)節(jié)發(fā)揮良好的作用。在長期的工作中，積累經(jīng)驗，得出如下技巧： 確定系統(tǒng)總的采樣精度要求，定系統(tǒng)采集卡A/D數(shù)。 按被測量的性質(zhì)從實際中各種干擾綜合考慮確定采集速率。 當上面因素確定后，再考慮數(shù)據(jù)傳輸方式和接口類型，確定數(shù)據(jù)采集卡類型。 移動設備的

8、檢測一般使用無線傳輸。 快速變化的量一般采用插卡式數(shù)據(jù)采集卡。 需要與上位機檢測系統(tǒng)方便連接的，多用USB接口通信。 對多個分散的采集點測試系統(tǒng)中，多用網(wǎng)絡采集系統(tǒng)，這樣節(jié)省電線和空間資源。6.4 小結 本章對數(shù)據(jù)從采集現(xiàn)場到軟件的傳輸進行了詳細的分析和講解。同時也對在LabVIEW中怎樣編程實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的獲取進行了詳細說明。為以后的數(shù)據(jù)采集編程打下了堅實的基礎。在本章中講解到一些計算機技術和通信技術，是本章的難點，可以結合計算機基礎進行學習。第7章將對數(shù)據(jù)分析進行說明和講解。6.5 練習題 1請列舉數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸追N方法，并說明各自的有什么區(qū)別。 2串口中分哪幾種類型？各有什么優(yōu)點和缺點？ 3試試看能不能編寫一個程序，對USB的