USB提高了安裝和配置效率

??? 因?yàn)楣こ處熌茌p松地將設(shè)備連接到USB，所以它成為最受歡迎的計(jì)算機(jī)外部設(shè)備總線。但是，這樣的連接方式為何如此簡(jiǎn)單？首先，USB的易用性來(lái)自于設(shè)備的自動(dòng)識(shí)別和安裝性能。雖然每條USB總線只能有一個(gè)主機(jī)（一般是計(jì)算機(jī)），但是它可以同時(shí)連接多達(dá)127臺(tái)設(shè)備。主機(jī)初始化并控制所有總線通信，所以它擁有大多數(shù)協(xié)議信息。根據(jù)USB規(guī)格的規(guī)定，總線信號(hào)在一對(duì)數(shù)據(jù)線(D+和D-)上產(chǎn)生。在將任何一臺(tái)設(shè)備插入到USB端口上之后，它的默認(rèn)地址為0。在連接完畢后，設(shè)備將D+線拉到3.3V的“高”狀態(tài)。主機(jī)檢測(cè)到此變化，給設(shè)備重新分配一個(gè)新地址，然后啟動(dòng)一個(gè)安裝任務(wù)。在此任務(wù)中，它要求獲得設(shè)備的各種信息，例如類型(集線器或具有特定功能的終端設(shè)備)等。當(dāng)主機(jī)安裝好總線上的設(shè)備之后，操作系統(tǒng)將立即接管并安裝所有需要的驅(qū)動(dòng)程序，從而用戶可以與該設(shè)備進(jìn)行交流。這一相對(duì)簡(jiǎn)單的過(guò)程就是“即插即用（Plug and Play）”技術(shù)。
??? PCI等內(nèi)部總線要求用戶關(guān)機(jī)并重新開(kāi)啟計(jì)算機(jī)后才能安裝硬件，而即插即用USB連接功能為需要頻繁斷開(kāi)、然后重新連接硬件的便攜性的用戶帶來(lái)極大的益處。大型工程公司經(jīng)常在各個(gè)部門之間共享測(cè)量設(shè)備，這樣，USB的連接能力就避免了花費(fèi)大量時(shí)間安裝和設(shè)定硬件，極大地方便了硬件共享。這一共享能力不僅節(jié)省了公司購(gòu)買設(shè)備的費(fèi)用，而且花費(fèi)在安裝上的時(shí)間也縮短了很多，從而節(jié)省了總成本，提高了效率。

傳感器即插即用技術(shù)大大縮短了安裝與編程時(shí)間

??? IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)最新通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)——IEEE 1451.4智能傳感器混合模式接口定義了一種為傳統(tǒng)模擬傳感器和激勵(lì)源添加自我識(shí)別能力的機(jī)制，實(shí)際上就是使其成為可即插即用的傳感器。IEEE 1451.4由傳感器制造商、儀器及軟件供應(yīng)商以及用戶聯(lián)合開(kāi)發(fā)，定義了混合模式傳感器的概念，同時(shí)提供模擬和數(shù)字接口。模擬電氣接口以傳統(tǒng)方式提供反映出物理現(xiàn)象的信號(hào)（例如溫度、壓力及重力等）。
??? 另外，IEEE 1451.4智能傳感器電子數(shù)據(jù)表TEDS(Transducer Electronic Data Sheet)傳感器還提供了一個(gè)數(shù)字接口，與傳感器內(nèi)部的內(nèi)置存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行通信。此存儲(chǔ)器包含二進(jìn)制的TEDS信息，識(shí)別和描述傳感器或激勵(lì)源，例如制造商信息、傳感器型號(hào)、序列號(hào)、測(cè)量范圍、敏感度及校準(zhǔn)數(shù)據(jù)等(如圖1所示)。

??? NI對(duì)中國(guó)631家客戶及潛在客戶進(jìn)行的研究顯示：工程師們平均花在軟硬件配置上的時(shí)間成本占測(cè)量系統(tǒng)總成本的22%。根據(jù)以往的實(shí)踐，測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)定和配置需要手動(dòng)輸入傳感器參數(shù)，例如量程、敏感度及比例系數(shù)等，以便軟件可以正確地轉(zhuǎn)換并解析傳感器數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在，配備智能TEDS傳感器和傳感器即插即用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)" title="數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)">數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就可以自動(dòng)完成配置工作。不僅將硬件與軟件搭建時(shí)間縮至一半，還提高了系統(tǒng)總體的集成性和可靠性。
??? 除了縮短設(shè)定時(shí)間之外，TEDS還縮短了工程師開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件所花費(fèi)的時(shí)間。若使用傳統(tǒng)的傳感器，工程師們需要花費(fèi)大量的時(shí)間編制傳感器標(biāo)定程序。由于標(biāo)定信息已知，智能TEDS傳感器就可以省去這個(gè)步驟。LabVIEW傳感器即插即用應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)環(huán)境（如LabVIEW）可以自動(dòng)導(dǎo)入TEDS數(shù)據(jù)，并將傳感器電壓轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)墓こ虇挝唬鵁o(wú)需開(kāi)發(fā)者的任何額外工作。對(duì)于數(shù)百個(gè)傳感器安裝在飛機(jī)各個(gè)位置的飛機(jī)機(jī)翼應(yīng)力測(cè)試等多通道傳感器應(yīng)用，其節(jié)省下來(lái)的安裝和編程時(shí)間是相當(dāng)可觀的。
即使是使用傳統(tǒng)傳感器的工程師也可以通過(guò)Virtual TEDS（虛擬TEDS）獲得TEDS所具有的諸多好處。不同于傳感器內(nèi)置的EEPROM，虛擬TEDS文件存儲(chǔ)在本地計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中。這樣，模擬傳感器可以在不改變內(nèi)置EEPROM的情況下利用TEDS的諸多好處。對(duì)于傳感器工作環(huán)境禁止使用EEPROM（或任何電子元件）的情況，虛擬TEDS文件就非常有幫助(如圖2所示)。

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組合技術(shù)降低測(cè)量應(yīng)用總成本

??? 在設(shè)計(jì)測(cè)量系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)組合即插即用傳感器與USB接口的數(shù)據(jù)采集卡，可以建立起從傳感器到計(jì)算機(jī)的完整即插即用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(如圖3所示)。NI提供USB數(shù)據(jù)采集卡與傳感器即插即用信號(hào)調(diào)理硬件。另外，NI的最新測(cè)量驅(qū)動(dòng)服務(wù)軟件——NI-DAQmx支持傳感器即插即用功能，現(xiàn)在開(kāi)發(fā)者可以使用LabVIEW、Visual Basic和C，利用USB數(shù)據(jù)采集硬件和即插即用傳感器輕松完成測(cè)量。所有這些硬件和軟件產(chǎn)品都是即插即用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一部分。在組合后，不僅可以降低安裝和配置成本，還可以減少應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)成本。根據(jù)一項(xiàng)針對(duì)數(shù)據(jù)采集工程師展開(kāi)的調(diào)查，使用即插即用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以使每個(gè)系統(tǒng)安裝與應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)階段的成本降低50%，而總成本降低13％。在我們的調(diào)查中，測(cè)量系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平均總成本(包括硬件的軟件成本及其他所有相關(guān)時(shí)間成本)大約為560 000元人民幣，即平均節(jié)省72 800元人民幣。

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