原创 数据采集系统设计原则

1、 系统成本

对使用者而言系统的成本可分为这样几个部分：直接成本、使用成本、维护成本、开发费用。原则上讲就是充分考虑用户的利益，尽量降低硬件成本，充分发挥软件的功能和作用，降低校准等维护费用。这就要求对硬件板卡有较深入的了解，清楚它们之间差异和不同，真正做到合理的选择。

2、  专家意见

如果你不能达到上述的要求，建议最好打个电话800 820 3622-144 向NI的技术支持寻求帮助，他们都是非常优秀的虚拟仪器专家，他们的建议决不会令你失望。

现在进入正题讨论数据采集系统设计原则。

原则之一：确定数据采集系统的应用平台

数据采集系统应用平台是指数据采集系统应用程序（.exe）的运行环境。尽管NI为Windows操作系统、Mac操作系统、Linux操作系统都提供了LabVIEW专业开发系统，但大多数使用者开发平台和应用平台还是基于Windows操作系统的。

我没有使用过Linux操作系统，所以对此无话可讲。谨提醒大家，使用它作开发平台或应用平台，要注意DAQ驱动软件的版本，目前仅提供NI-DAQmx Version 8.0 for Linux；NI-DAQmx Base Version 2.1 for Linux。

我正在使用iMac(Intel 双核) ，但没有LabVIEW Mac版，所以也无话可讲。不过真心希望那位朋友有LabVIEW Mac版的共享一下。使用它作开发平台或应用平台，要注意DAQ驱动软件的版本，目前仅提供NI-DAQmx Base Version 2.1 for Mac OS X；Traditional NI-DAQ (Legacy) Version 6.6.1 for Mac OS。

由于iMac的设计更趋向于时尚化，目前基本不提供PCI或PCIe的插槽，所以可使用的数据采集卡就只有USB、1394、LAN总线的可选了。

因大多数使用者（包括我在内）开发平台和应用平台都是基于Windows操作系统的，所以当选定Windows作为数据采集系统应用平台时应注意以下事项：

1、  内存最好升级到512M

因为Windows操作系统本身对内存的需求就很大，所以对使用256M内存的系统显然是小了些。特别是对测试、测量项目来讲也可能对内存有一定的要求，所以最好将系统内存升级到512M以上。

2、  避免与Internet网相连接

最好避免与Internet网相连接，包括聊天、下载某些非正规网站的资料等。如果必须上网则一定做好防火墙和定期杀毒及定期更新杀毒软件。我的PXI系统使用的是赛扬1.2G CPU不与网络相连运行的很好，与网络相连后就变得启动很慢，经常运行中出错。

3、 对特殊要求的测试系统可考虑使用LabVIEW RT（实时）

我们知道Windows操作系统是针对PC的操作设计的，即便是Windows专业操作系统的设计也不是针对测试、测量应用设计的。所以，在保证测量的可靠性和确定性方面存在着一些的问题，特别是Windows操作系统自身的稳定性也不是无懈可击的。由于系统的崩溃导致测量的失败是极其可怕的事情。

       现在LabVIEW 8.20提供了一个降低成本的方案，无需改变硬件就可将台式机转化成LabVIEW RT的目标硬件。但要注意：在项目方案确定时，应该仔细考虑是否选择采用LabVIEW RT，因为这样会增加一些开发成本，用来购买相应的软件及使用许可。

       当然还有很多的选择比如：Compact Field Point、CompactRIO这需要具备更多的硬件知识和实践经验，我不敢乱讲。

       还有一点，对于LabVIEW跨平台的概念，我的理解是：LabVIEW跨平台的概念是指vi而言，也就是说在LabVIEW （Mac）上设计的vi 移植到LabVIEW （Windows）上代码是无需修改的。这个理解如不对请高人指正。

原则之二：确定数据采集系统的总线

       NI为数据采集应用提供了适用于不同总线技术的板卡，没有办法讲的更多更细，或者说我还不具备这方面的能力为大家提供最佳的选择方案。仅发表一些个人观点供参考。

1、  VXIbus

VXI起源于二十世纪八十年代末，是一种开放式自动测试系统工业总线标准。由于其系统价格昂贵主要用于军事和航空、航天部门。除非用户指定必须使用VXI系统，与之相比选择PXI系统可能会更好些。

2、  PXI总线体系

PXI起源于二十世纪九十年代末，是一种全新的、开放的模块化仪器总线标准。由于它涵盖了机械规范、电气规范和软件规范并兼容PCI与compactPCI总线技术，特别是系统的扩展性和多部件同步性的特点，所以发展极为迅速。NI提供了多种基于PXI的板卡，在满足项目的要求下首选的数据采集卡是M系列PXI板卡。

对于PXI系统我个人建议在PXI嵌入式控制器的选择上可以考虑以下方案：

（1）       采用PC直接控制PXI 的NI PXI-PCI 8331（MXI-4）控制方式

(2）       采用笔记本电脑直接控制PXI的NI PXI-Express Card 8360控制方式。

这样可大大降低系统成本，减轻PC(CPU ) 技术不断发展所带来的系统升级压力。但系统的使用环境将受到PC机温度特性的限制，不如PXI嵌入式控制器的环境温度范围宽（环境温度0-50度）。

注意：笔记本上必须有PCIe插槽。

3、PCI Express

PCI Express（PCIe） 是新一代计算机总线技术。 PCIe总线在整个x1通道内提供每方向250 MB/s带宽，大大提高了数据传输速度，从而消除了数据传输能力方面的瓶颈。

NI 提供了多种类的PCIe板卡如：

1）       PCIe-GPIB（GPIB卡）

2）       PCIe-6251（M系列数据采集卡）

3）       （图像采集卡）等等。

注意：PC上必须有相应的PCIe插槽。

如果做图像采集建议选择PCIe-1429（图像采集卡）。

其它的板卡仅仅是标志NI可以提供和使用这种新技术，对系统能力的提高改进不大。比如：PCIe -GPIB卡对于带宽的提高并没有实质的意义。

题外话：现在装PC机的朋友，显卡可一定要选择PCIe的，这样玩起游戏来才更爽。

4、PCI

NI 提供更多的PCI数据采集卡，建议在不需要同步采集的情况下，首选M系列数据采集卡。其它比如：DSA等板卡将在数据采集板卡的选择部分详细说明。

5、USB

NI 提供众多的USB数据采集卡，建议在不需要同步采集的情况下，首选M系列USB数据采集卡。同步时可考虑USB-9215A、cDAQ等。我个人认为将来USB或cDAQ的使用的会更多些。

USB数据采集卡（不包含USB-M系列）还不能够提供自校准及还不能够提供本地校准。USB数据采集卡在多卡同步测量上还存在着问题。cDAQ上可以做到多卡同步。

关于数据采集系统总线选择就到这里了，还有其它总线如：1394等等因使用的不多就不介绍了。

我个人认为无论选择何种总线，应首选符合该总线M系列数据采集卡。因为M系列卡的各方面性能都是同类板卡中最顶级的。上面介绍的仅是基本原则，只有不断加强对硬件性能的了解才能设计出最佳的数据采集系统。

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