測控總線技術(shù)()-v

2.6PC-DAQ儀器系統(tǒng)2.測控總線技術(shù)Expansionbus–ISA,PCI,PCIeInterfacePort–RS232,USB,IEEE1394,Ethernet虛擬儀器總線技術(shù)Serial(1960’s)VXI1987PXI1997PC-DAQ(PCI,USB,…)高性能高可靠性標(biāo)準(zhǔn)化高性能低成本基于工業(yè)測控總線基于商用計算機(jī)GPIB(1960’s)CAMAC(1960’s)LXI20042總線的概念總線結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)：簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)設(shè)計制造；大大減少連線數(shù)目，便于布線，減小體積，提高系統(tǒng)的可靠性；便于接口設(shè)計，所有與總線連接的設(shè)備均采用類似的接口；便于系統(tǒng)的擴(kuò)充、更新與靈活配置，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化；便于設(shè)備的軟件設(shè)計，所有接口的軟件就是對不同的口地址進(jìn)行操作；便于故障診斷和維修，同時也降低了成本。總線是連接計算機(jī)有關(guān)部件的一組信號線，是計算機(jī)中用來傳送信息代碼的公共通道。3總線的分類（1）1.按傳輸信號的性質(zhì)分類總線按其信號線上傳輸?shù)男畔⑿再|(zhì)可分為三組：數(shù)據(jù)總線：一般情況下是雙向總線；地址總線：單向總線，是微處理器或主設(shè)備發(fā)出的地址信號線；控制總線：微處理器與存儲器或接口等之間控制信號。通常這部份線的含義和特性最復(fù)雜。4總線的分類（2）2.按照信號的功能分類基本信息總線：包括地址線、數(shù)據(jù)線及內(nèi)存和I/O的讀寫控制信號線等。握手總線：控制啟動和停止總線操作、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送同步的信號線，以保證總線上能容納各種存取速度的設(shè)備（異步總線）。仲裁總線：包括總線仲裁（總線請求、總線確認(rèn)線）和中斷仲裁線（中斷請求線、中斷響應(yīng)線）等。定時信號總線：包括時鐘信號線、復(fù)位信號線等。電源信號總線：包括電源線和地線。5總線的分類（3）3.按照層次位置分類片內(nèi)總線：片內(nèi)總線位于微處理器或I/O芯片內(nèi)部。芯片總線：用于芯片級的連接，如1-Wire、I2C、SPI等。系統(tǒng)總線：也稱內(nèi)總線，用于微機(jī)系統(tǒng)中各插件之間的信息傳輸，如ISA、PCI、PCMCIA、PCIExpress等。設(shè)備總線：也稱外總線或通信總線，用于系統(tǒng)之間的連接（如微機(jī)與外設(shè)或儀器之間）。并行總線：Centronics（并行打印機(jī)總線）、SCSI（并行外部設(shè)備總線）、IEEE488等。串行總線：RS-232、USB、IEEE1394、Ethernet等62.6.1ISAbusISA總線歷史PC/XT總線1981年IBM推出8位適用于以8088為CPU的PC/XTPC機(jī)PC/AT總線1984年IBM推出以80286為CPU的16位PC機(jī)總線（未公布）ISA總線同期，Intel、IEEE和EISA集團(tuán)聯(lián)合開發(fā)出與AT總線相近的ISA(IndustrialStandardArchitecture)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線。Intel286/386/486PC的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展總線ISA總線是PC微機(jī)最基本的總線標(biāo)準(zhǔn)，分為XT總線和AT總線兩種。PC/XT機(jī)是最早的8位個人機(jī)，它采用XT總線；后來IBM推出16位AT機(jī)，采用了在原總線基礎(chǔ)上的擴(kuò)展，將62線擴(kuò)展到98線，叫AT總線。ISA總線比較適于控制外設(shè)和進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。8A、B兩面是XT總線，再加上C、D兩面是AT總線，總稱為ISA總線。62芯8位基本ISA插槽36芯16位擴(kuò)充ISA插槽ISA總線特性64KBI/O空間（0100H-03FFH）24位地址線，16MB尋址空間8/16位數(shù)據(jù)線62(A31/B31)+36(C18/D18)引腳最大位寬16位8MHz時鐘頻率帶寬8-16MB/S15級硬件中斷7級DMA通道ISA是一種多主控(MultiMaster)總線10EISA總線EISA(ExtendedISA)總線是ISA總線的擴(kuò)展，與ISA總線完全兼容，由Compaq、AST、Zenith、Tandy等公司開發(fā)。支持多個總線主控器，增加了突發(fā)式傳送，是一種高性能的32位標(biāo)準(zhǔn)總線，最高數(shù)傳率為33MBytes/s。EISA總線出現(xiàn)在32位微機(jī)中，具有32位的數(shù)據(jù)線，支持8位、16位或32位的數(shù)據(jù)存取，支持?jǐn)?shù)據(jù)突發(fā)式傳輸；地址線支持32位尋址，可尋址4GB存儲空間，也支持64KB的I/O端口尋址。EISA總線的信號有198條，在ISA總線基礎(chǔ)上，又增加了E(31pins)、F(31pins)、G(19pins)和H(19pins)。112.6.2PCIbusPCI總線1991年下半年，Intel公司首先提出了PCI的概念，并聯(lián)合IBM、Compaq、AST、HP、DEC等100多家公司成立了PCI集團(tuán)。PCI-PeripheralComponentInterconnectSpecialInterestGroup（外圍部件互連專業(yè)組），簡稱PCISIG。13PCI總線特性1）高性能PCI總線的數(shù)據(jù)寬度為32位，可擴(kuò)展到64位，時鐘頻率33/66MHz。數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)132MB/s(32Bits@66MHz)-528MB/s(64Bits@66MHz)。2）采用總線主控和同步操作PCI獨(dú)特的同步操作功能可保證微處理器能夠與這些總線主控同時操作，不必等待后者的完成。

提高PCI總線性能3）支持突發(fā)工作方式PCI總線支持突發(fā)工作方式，并且后面可跟無限個數(shù)據(jù)周期。這意味著可以從某一地址起讀出或?qū)懭氪罅繑?shù)據(jù)。

線性猝發(fā)傳輸能夠更有效地運(yùn)用總線的帶寬去傳送數(shù)據(jù)，以減少無謂的地址操作14PCI總線特性4）減少存取延遲對于支持PCI總線的設(shè)備，存取延時很小，能夠大幅度減少外圍設(shè)備取得總線控制權(quán)所需的時間。5）不受處理器限制，通用性好PCI獨(dú)立于處理器的結(jié)構(gòu)，形成一種獨(dú)特的中間緩沖器設(shè)計方式，將中央處理器子系統(tǒng)與外圍設(shè)備分開?？呻S意增添外圍設(shè)備以擴(kuò)展電腦系統(tǒng)而不必?fù)?dān)心在不同時鐘頻率下會導(dǎo)致性能的下降；獨(dú)立于處理器的總線設(shè)計還可保證處理器技術(shù)的變化不會使任何個別系統(tǒng)的設(shè)計變得過時；可適用于各種機(jī)型，如：臺式機(jī)、便攜機(jī)和服務(wù)器等。15PCI總線特性6）成本低PCI總線采用地址/數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用方式，大大減少了引線數(shù)(124pinsfor32-bits,188pinsfor64-bits)和PCI部件，從而使PCI部件用以連接其它部件的引腳數(shù)減至50以下。7）自動配置（即插即用，PlugandPlay）PCI總線具有即插即用功能，可以自動配置，使用方便。從而保證了用戶在安裝外圍卡時，不需要手工調(diào)整跨接線。8）兼容性好，易于擴(kuò)展PCI總線標(biāo)準(zhǔn)對協(xié)議、時序、負(fù)載、電氣特性和機(jī)械特性等都作了嚴(yán)格的規(guī)定，這保證了它的可靠性和兼容性。PCI總線可與ISA、VESA等總線兼容。16PCI總線信號PCI局部總線的信號線有124(32-bit)/188(64-bit)條。17基于PCI總線的微機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)182.6.3USBbusUSBPCI總線的問題對于低速設(shè)備（鼠標(biāo)、鍵盤等）的擴(kuò)展，成本太高設(shè)備安裝時，需要用戶的參與，例如：打開機(jī)箱、設(shè)置跳線、重新啟動有限的PCI擴(kuò)展槽如何解決？1994年底，由Intel、Compaq、IBM、Microsoft等多家公司聯(lián)合提出共同開發(fā)一種新的總線標(biāo)準(zhǔn)-USB。20USB設(shè)計的目標(biāo)無需打開機(jī)箱無需跳線在計算機(jī)運(yùn)行時，就可安裝設(shè)備，無需關(guān)閉電源USB設(shè)備安裝后，計算機(jī)無需重新啟動從電纜上供電最多可連接127設(shè)備支持實(shí)時設(shè)備使用相同的電纜成本低

USB是一個使計算機(jī)周邊設(shè)備連接標(biāo)準(zhǔn)化、單一化的接口。21USB特性USB電纜長度最長為5米獨(dú)立供電：最大500mA@5V支持熱插拔USB設(shè)備可以被主機(jī)隨時關(guān)閉，以節(jié)省電能主機(jī)可通過所連接的USB集線器，連接和控制多個USB設(shè)備USB的版本USB1.0/1.1的最大傳輸速率為12Mbps–FullSpeed(1996年)USB2.0的最大傳輸速率高達(dá)480Mbps–HighSpeed(2000年)USB3.0最大傳輸速率5Gbps–SuperSpeed

(2008年)22USB特性USB是一種自同步的串行通信總線。USB2.0基于半雙工二線制總線，只能提供單向數(shù)據(jù)流傳輸。USB3.0采用對偶四線制差分信號線，支持雙向并發(fā)數(shù)據(jù)流傳輸（全雙工）。還引入了新的電源管理機(jī)制，支持待機(jī)、休眠和暫停等狀態(tài)。USB的應(yīng)用：可以連接鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)、掃描儀、攝像頭、閃存盤、MP3機(jī)、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動硬盤、外置光軟驅(qū)、USB網(wǎng)卡、ADSLModem、CableModem等，幾乎所有的外部設(shè)備。USB自從1996年推出后，已成功替代串口和并口，并成為當(dāng)今個人電腦和大量智能設(shè)備的必配接口之一。23USB連接器兩種連接器：A型連接器總是上行連接計算機(jī)B型連接器總是下行連接設(shè)備AB24USB2.0USB2.0電纜包括4根信號線：電源線（2根）：+5V(red)andground(brown).數(shù)據(jù)傳輸線（2根）：yellowandblue.25USB3.0USB3.0在USB2.0的基礎(chǔ)上增加了5個觸點(diǎn)（插頭），新觸點(diǎn)并排位于4個USB2.0觸點(diǎn)的后方，包含4個數(shù)據(jù)傳輸觸點(diǎn)和1個GND。

在USB3.0增加的5條線路中，兩條為數(shù)據(jù)輸出，兩條數(shù)據(jù)輸入，這四條線路可以實(shí)現(xiàn)雙向同時傳輸。使用USB3.0可以在70秒內(nèi)傳輸一部27GB的高清電影，而使用USB2.0需要15分鐘以上！USB3.0插座USB3.0插頭2627PC連接性PCin1996:針對新的應(yīng)用需要引入新的連接器。PCTaday:PC演變?yōu)橐环N簡單和易于使用的設(shè)備。KeyboardMouseSerialPortParallelPortSCSIPortSound/GamePortsGraphicsPortLANModemGraphicsPortLANTelephony,Modem,Kyb,Mouse,Joystick,Still/MotionCamera,DigitalAudio,BackupStore,Printer,Scanner,WirelessAdaptorsUSBUSBUSBUSB28PricesRemovableUSBFlashDrive$10-$30USBCable$1-$3USBHub$20-$50292.6.4IEEE1394IEEE1394(FireWire)WhatisFireWire?Howdoesitwork?DifferentPinsFireWirefeaturesUSBvs.FireWire31WhatisFireWire?IEEE1394是1986年由Apple發(fā)明的一種高速串行接口總線。Apple稱之為FireWire(火線)，Sony稱之為i.Link，TexasInstruments稱之為Lynx，中文譯名為火線接口(firewire)。1995年，IEEE將其確認(rèn)為高速度、低成本串行總線標(biāo)準(zhǔn)。IEEE1394支持外設(shè)熱插拔可為外設(shè)提供電源，能連接多個不同設(shè)備，支持同步和異步數(shù)據(jù)傳輸。兩點(diǎn)間傳輸距離為100米。32WhatisFireWire?Makesitgreatformultimediaperipherals.(videocameras,digitalcamera,harddrives,andprinters)33IEEE1394連接器AB有兩種類型的連接器：A型連接器上行連接計算機(jī)B型連接器下行連接數(shù)碼設(shè)備等34IEEE1394電纜結(jié)構(gòu)與連接器IEEE1394規(guī)定的電纜是6芯線，電纜外層有一層總屏蔽；其中有兩對屏蔽雙絞線，一對用于傳送數(shù)據(jù)，另一對傳送時鐘信號，是一種高速的外同步串行總線；在雙絞線上傳輸?shù)牟罘中盘柌捎?00mV的非歸零碼(NRZ)；另外兩根是電源線，電壓4-40V，最大電流1.5A，為總線上處于等待方式的設(shè)備供電，或直接給低功耗外圍設(shè)備供電；35IEEE1394傳輸方式IEEE1394以半雙工方式工作，可以進(jìn)行雙向通信，但在某一時刻只能有一個方向傳送數(shù)據(jù)。由總線仲裁確定通訊方向，在邏輯地址間建立通訊。IEEE1394提供了一個靈活的總線管理系統(tǒng)，通過簡單而直接的數(shù)據(jù)傳輸命令即可對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。系統(tǒng)將數(shù)據(jù)組織成四字節(jié)一組的數(shù)據(jù)包形式傳輸。IEEE1394定義了兩種傳輸方式：等時同步方式：保證以一定周期接收/發(fā)送一定數(shù)量的信息包，適用于圖象和音頻數(shù)據(jù)流的傳輸；異步方式：適用于文件數(shù)據(jù)的傳輸。36FireWire特性Transferrate:100Mb/s400Mb/s800Mb/s1.6Gb/s3.2Gb/s(IEEE1394-2008)37USBvs.FireWireUSB3.05Gb/s480Mb/s12Mb/s需要USB控制器管理總線和數(shù)據(jù)傳輸支持最多127個設(shè)備對外部設(shè)備供電900mA/5V(4.5W)兼容USB2.0設(shè)備

FireWire3.2Gb/s(1394b)1.6Gb/s800Mb/s無需總線控制器，設(shè)備之間是點(diǎn)對點(diǎn)通信支持最多63個設(shè)備對外部設(shè)備供電1.25A/12V(15W)是惟一用于視頻攝像機(jī)videocamera的計算機(jī)總線382.6.5LAN/EthernetLAN是一種在有限的地理范圍內(nèi)將大量PC機(jī)及各種設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和資源共享的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。LAN特性覆蓋范圍有限房間、建筑物、園區(qū)范圍，距離≤25km傳輸速率高10Mbps-1000Mbps誤碼率低10-8-10-10

支持廣播或組播傳輸介質(zhì)雙絞線、同軸電纜、光纖、無線、紅外單一管理hubhubhubhubrouterserverstationstationsstations40局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型（Star）環(huán)型（Ring）總線型（Bus）樹型（Tree）RingnetworkBusnetworkCentralserverConcentrator(orhub)Networkbackbone41千兆以太網(wǎng)(GigabitEthernet)兩種標(biāo)準(zhǔn)：802.3z和802.3ab802.3z1000BaseX屏蔽短雙絞線/MMF/SMF802.3ab1000BaseT無屏蔽雙絞線(5類、6類)連接距離較短：1000BaseX:雙絞線-25米；MMF-550米；SMF-3km1000BaseT:5類雙絞線-100米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和媒體布線方法同10/100BaseT相同；傳輸速率比100BaseT快10倍；幀結(jié)構(gòu)和介質(zhì)訪問控制方式仍沿用IEEE802.3。允許網(wǎng)絡(luò)平滑升級到千兆主干，具有較好的兼容性。42PC串行總線接口43PC主板接口RS232IEEE1394USBEthernet442.6.6PCIExpressOverviewofPCIExpressHistoryofPCIIntroductiontoPCIExpressBenefitsofPCIExpressPCIExpressArchitectureVirtualInstrumentationandPCIExpress46PCI總線歷史總線時鐘頻率33.3MHz/66MHz與CPU及時鐘頻率無關(guān)緩沖隔離總線主控操作即插即用統(tǒng)一了當(dāng)時的PC擴(kuò)展總線（1990年代）47PCArchitecturewithPCI(2003)連接外設(shè)內(nèi)存顯示器擴(kuò)展總線48PCI面臨的挑戰(zhàn) 有限的通信帶寬通信帶寬被總線上的所有設(shè)備所共享不支持實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸（例如：視頻數(shù)據(jù)傳輸）苛刻的走線規(guī)則沒有電源管理，缺乏對頻率和電壓的調(diào)節(jié)49PCIExpress的誕生 在2001年春季IDF(Intel開發(fā)者論壇)上，Intel公司宣布要用一種新的技術(shù)取代PCI總線和多種芯片的內(nèi)部連接，并稱之為第三代I/O總線技術(shù)(3rdGenerationI/O，也就是3GIO)；到了2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM等20多家業(yè)界主導(dǎo)公司加入了PCI-SIG(PCI特殊興趣小組)并開始起草3GIO規(guī)范的草案；2002年草案完成，并把3GIO正式命名為PCIExpress。季IDF2003上，Intel公布了PCIExpress的產(chǎn)品開發(fā)計劃。50PCIExpress的誕生 與傳統(tǒng)并行計算機(jī)總線（ISA/PCI）的共享并行架構(gòu)相比，PCIExpress采用設(shè)備間的點(diǎn)對點(diǎn)串行連接(serialinterface)，允許每個設(shè)備都有自己的專用連接（是獨(dú)占的），并不需要向整個總線請求帶寬；串行連接可以輕松地將數(shù)據(jù)傳輸速度提到一個很高的頻率，達(dá)到遠(yuǎn)超出PCI總線的傳輸速率。單個基本的PCIExpress連接是一種雙單工連接，一個單獨(dú)的基本的PCIExpress串行連接就是兩個獨(dú)立的通過不同的低電壓對驅(qū)動信號實(shí)現(xiàn)的連接，一個接受對和一個發(fā)送對（共四組線路）。51PCIExpress的互連52PC擴(kuò)展總線的發(fā)展1980s1990s2000sISABusPCIBus8.33MHz66MHz1GHz5GHz10GHz15GHzAGPxVESAVLEISAMCAHLPCIx>12GHzCopperSignallingLimit1GHzParallelBusLimit20GHz+53工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線的吞吐率40X54工業(yè)總線性能55PCIExpress:PCI的進(jìn)化模型PCIExpress簡寫為PCIe串行互連

@2.5Gb/sPCI事務(wù)先打包，然后再串行化傳輸方式：LVDS信號，點(diǎn)對點(diǎn)，8B/10B編碼PCIe1.0每個槽的帶寬均可達(dá)到2.5Gb/s

，并且是雙向的X1可達(dá)到的實(shí)際傳輸帶寬是

200MByts/S/directionX16可達(dá)到的實(shí)際傳輸帶寬是3.2GBytes/S/direction56PCIeBus1xPinoutSideBSideA57PCIeinDesktopsIntel925XEExpressChipset

x16PCIeReplacedAGPFourx1PCIeSixPCI全面取代PCI和AGP(AdvancedGraphicPorts)，最終實(shí)現(xiàn)總線標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。58PCIeinDesktops59提高傳輸帶寬Upto30XbandwidthincreaseoverPCI通過增加信道(Lane)寬度來增加數(shù)據(jù)傳輸帶寬60PCIe信道寬度ByteStream{conceptual}Byte0Byte1Byte2Byte3Byte4Byte5...Byte4Byte0Byte5Byte1Byte6Byte2Byte7Byte3Lane08b/10bP>SLane18b/10bP>SLane28b/10bP>SLane38b/10bP>SLane08b/10bP>SByte2Byte3Byte1Byte0Byte0Byte1Byte2Byte3Byte4Byte5...使用多個信道時，帶寬是可選的P>S:Paralleltoserial專用帶寬PCIExpress為每個設(shè)備提供專用帶寬62PCIe物理層點(diǎn)對點(diǎn)的差分互連2個單向連接，無需控制信號數(shù)據(jù)傳輸速率：>2.5Gb/s/pin/dir同步時鐘：內(nèi)嵌時鐘信號（8b/10b編碼）接口寬度：每個方向x1,x2,x4,x8,x12,x16,x32DeviceAFrameFrameSequenceNumberPacketRequestCRCFrameCRCPacketRequestSequenceNumberFrameDataDataDataDataClockClockDeviceBX1Lane638B/10B編碼消耗20%的有效帶寬包含在250Mbytes/s帶寬指標(biāo)中保證最小的轉(zhuǎn)換密度允許在每次轉(zhuǎn)換中恢復(fù)時鐘靈活的布線無需解決時鐘/數(shù)據(jù)信號的畸變問題64PCIe的發(fā)展2002年，發(fā)布PCIExpress1.0。數(shù)據(jù)傳輸速率：2.5Gb/s/pin/dir(250MBytes/s)2007年，通過PCIExpress2.0，將總線帶寬由1.0標(biāo)準(zhǔn)的2.5Gbps翻倍至5.0Gbps/pin/dir(500MBytes/s)，也就是說PCIExpress2.0x16接口能夠翻番達(dá)到驚人的16GB/s總線帶寬（雙向）。2010年，發(fā)布PCIExpress3.0。將總線帶寬由2.0標(biāo)準(zhǔn)的5Gbps提升至8.0Gbps/pin/dir(1GBytes/s)。采用更為有效的128b/130b編碼方案，避免了20%信號帶寬的浪費(fèi)。事實(shí)上PCIExpress3.0中所浪費(fèi)的帶寬僅僅為1.538%。65PCIe的優(yōu)勢PCIe的革命性：它一改過去的并行總線為串行總線，克服了高頻并行總線潛在的干擾問題。PCIe總線改變原來普通PCI的總線共享方式，采用先進(jìn)的點(diǎn)到點(diǎn)型拓樸，率先將交換(Switch)引入了總線拓樸結(jié)構(gòu)。性能：PCIe總線使用稱為“信道”(LANE)的串行通道來傳遞數(shù)據(jù)，通道的個數(shù)決定它的規(guī)格類型。PCIe1.0總線擁有更高的帶寬，單通道單向傳輸時速率可達(dá)到250MB/S，雙向?yàn)?00MB/S，是普通PCI總線的30倍，AGP8X的2倍。66PCIe的優(yōu)勢提高傳輸帶寬分層結(jié)構(gòu)PCIe導(dǎo)線數(shù)量比PCI減少了將近75%，在同一系統(tǒng)內(nèi)能夠以不同頻率運(yùn)行，而且能夠延伸到系統(tǒng)之外，這是PCI無法做到的。采用點(diǎn)對點(diǎn)技術(shù)，能夠?yàn)槊恳辉O(shè)備分配獨(dú)享通道，而PCI是所有設(shè)備共享同一條總線資源。保證軟件的后向兼容性67PCIeDataAcquisitionUpto32channels,16-bit,1.25MS/sanaloginputsHigh-speedanalog,digital,andcounterI/Oonasingledevicex1PCIExpressconnector后向軟件兼容NIPCIe-6251?NIPCIe-625968PCIeFrameGrabberNIPCIe-1429支持任何CameraLink標(biāo)準(zhǔn)的攝像機(jī)x4PCIExpress連接器吞吐率：680MB/s(CameraLink標(biāo)準(zhǔn)的最大數(shù)據(jù)流量)69NIPCIe-GPIBx1PCIe接口高性能的GPIB1.5Mbytes/s(standard)7.9Mbytes/s(HS488)提供儀器驅(qū)動程序

NI-488.2forWindows2000/XP70PCIeControlofPXIwithMXI-Express采用一塊NIPCIe-8362可以控制兩個PXI機(jī)箱使用MXI-4控制PXI比PCI總線的吞吐率提高40%持續(xù)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)吞吐率160MB/s(twochassis)110MB/s(onechassis)71PCIe總結(jié)PCIe是最新一代PC總線技術(shù)傳輸帶寬是PCI總線的30倍每個外部設(shè)備擁有專用的帶寬軟件后向兼容PCIe為基于虛擬儀器的新一代高性能控制和測試系統(tǒng)應(yīng)用提供了驅(qū)動力。72構(gòu)建PC-DAQ儀器系統(tǒng)選擇操作系統(tǒng)和應(yīng)用開發(fā)軟件選擇PC-DAQ卡+儀器驅(qū)動程序選擇信號調(diào)理模塊及附件73PC-DAQ儀器模塊IEEE1394LPTUSBISAPCIPCMCIAPCIe74數(shù)據(jù)采集硬件DAQ硬件將PC變?yōu)橐粋€測量和自動化系統(tǒng)ComputerYourSignalDAQDeviceCableSignalConditioningorTerminalBlock75基于PC-DAQ的測量和自動控制系統(tǒng)76NIRTSI-RealTimeSystemIntegrationBus

在板卡之間連接時鐘和觸發(fā)信號完成數(shù)據(jù)采集的同步操作在DSP卡串行傳輸數(shù)據(jù)77思考題PCIExpress總線有什么特點(diǎn)？PC-DAQ儀器系統(tǒng)有哪幾種構(gòu)建方式？PC-DAQ儀器系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？如何組建一個PC-DAQ儀器系統(tǒng)？試比較分別利用PC擴(kuò)展總線和外部接口總線構(gòu)建PC-DAQ儀器系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。PC-DAQ儀器系統(tǒng)主要有哪些應(yīng)用？78Q&A第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點(diǎn)。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機(jī)的啟動、換向；

2.輔機(jī)的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機(jī)單級活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運(yùn)作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當(dāng)于每日以十小時運(yùn)作計算，可長達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實(shí)不為過。滑(葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并保證60000小時以上安全運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅實(shí)、運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機(jī)

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽(yù)為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨(dú)特設(shè)計，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運(yùn)動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個運(yùn)動部件,壓縮機(jī)工作腔由相運(yùn)動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動渦卷作平動運(yùn)動時，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的。活塞式空氣壓縮機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強(qiáng)對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—?dú)埓娴臍怏w在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實(shí)際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式