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摘要：介紹了一種基于USB、PCM編碼和以太網(wǎng)三層通訊的虛擬儀器——DDS TM儀器平臺。分析了三層通訊的各自特點和相互關(guān)系,重點介紹了DDS TM儀器的組成,然后從虛擬儀器的角度簡要介紹系統(tǒng)軟件,最后給出實例。
關(guān)鍵詞：USB PCM編碼 以太網(wǎng) DDS儀器 虛擬儀器
在現(xiàn)代航空航天、高速列車等大型工程試驗中,往往要求對多科目、多位置的數(shù)百路高低速動態(tài)信號進行連接長時間同步采集、記錄、實時處理,并且要求測試數(shù)據(jù)網(wǎng)上綜合。早期的獨立測試儀器已逐漸不能滿足日益膨脹的需求,世界各國都在尋求高效、方便的綜合測試平臺。DDS儀器（數(shù)字式動態(tài)信號測試儀器）正是為了滿足現(xiàn)代大型工程測試需要,綜合在遙控測中成熟的PCM編碼技術(shù)、最新的USB（通用串行總線）桌面接口技術(shù)和已廣泛應(yīng)用的以太網(wǎng)技術(shù),成功開發(fā)的全新數(shù)字化測控儀器平臺。
虛擬儀器是目前國內(nèi)外測試技術(shù)與儀器制造業(yè)十分關(guān)注的熱點話題,其技術(shù)發(fā)展非常迅速。它通過用傳統(tǒng)儀器的部分功能甚至全部功能的軟件化,在通用的計算機平臺上,靈活地實現(xiàn)了傳統(tǒng)的測量和控制能力。USB連接方式簡單,是一種成本較低的解決方案。而USB接口的儀器單元不僅可內(nèi)置于計算機機箱中使用,也可以單獨構(gòu)成儀器,置于計算機外工作,通過USB電纜傳輸信號至主機。特別是USB支持即插即用（PnP）,系統(tǒng)能夠自動地對USB設(shè)備進行配置。由此,建立在USB基礎(chǔ)上的虛擬儀器平臺便有了競爭力。
DDS儀器軟件的核心部分為自主源代碼,
有利于系統(tǒng)應(yīng)用程序的最底層開發(fā),直接面向用戶的需求。同時,軟件也結(jié)合了現(xiàn)有多種較成熟儀器平臺的技術(shù),提供了與它們之間的接口。
從PCM編碼、USB、以太網(wǎng)三層通信入手,本文將論述綜合測試平臺的通訊結(jié)構(gòu)與特點,DDS儀器的硬件體系結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)軟件構(gòu)建的虛擬儀器平臺。直升機測試的實例將展現(xiàn)該系統(tǒng)的應(yīng)用。
1 三層通信結(jié)構(gòu)介紹
三層通信系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
1.1 USB通信層
起源于1995年的USB,近年來得到了飛快發(fā)展。除了作為標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)接口應(yīng)用之外,它也正在成為多種新型應(yīng)用的通用連接標(biāo)準(zhǔn),包括數(shù)據(jù)采集、測試測量等。由于USB1.1支持12 Mbps（高速）和1.5Mbps（低速）兩種速度,因此能滿足大部分工業(yè)實時測試的要求。而且,由于USB自身的特點,使得由它構(gòu)成的系統(tǒng)具有了優(yōu)勢。
采用USB構(gòu)成的系統(tǒng)具有可擴展性。通過使用Hub擴展,可駁接多達127個外投。USB具有良好的即插即用與熱插拔特性[1],從而使由此構(gòu)成的DDS儀器可以方便地增加和刪減測試單元,組成現(xiàn)場所需的測試儀器。
與傳統(tǒng)的安裝在臺式機機箱內(nèi)的數(shù)據(jù)采集板卡相比,
USB接口不僅可以方便地應(yīng)用于臺式計算機,而且更廣泛地應(yīng)用于便攜式計算機,有利于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)小型化、便攜化,而且再也不會受計算機插槽數(shù)量、地址、中斷等資源的限制。
