原创 易于操作的快速自动测试系统带有USB接口(三)

易于操作的快速自动测试系统带有USB接口(三)

作者：Andy Purcell

在测试产品应用中，使用480Mbps的USB数据传输速率可缩短测试时间。在产品研发时，USB的易用性使工程师能够快速搭建一个测试系统，并很快得到其频率或温度特性。本文给出了在自动测试中使用USB的优点、用USB实现与测试测量设备通讯的可能方法及一些USB的设计指南。

下一版VISA标准工作小组要定义获取USB测试测量设备(用VISA viOpen() API)句柄语法，以及USB设备的具体属性。一旦获取句柄，VISA软件就能写进设备，也能从设备读出，就像从任何其他VISA支持的接口写进和读出一样。

把针对GPIB接口的电压表的软件改为对USB接口的电压表的软件时，只需要改变viOpen()语法，重新编译即可。USB-IF DWG和VISA标准使I/O库软件能处理来自不同生产商的USB测试设备，就像一个I/O库在同一个测试系统中，能处理不同生产商的GPIB 和RS-232测试设备。

把USB设计到测试测量设备中

开始把USB设计进时，最先遇到下列问题：应设计成低速 (1.5 Mbps)、全速(12 Mbps)还是高速(480 Mbps)？在选择USB组件用硅片时，设计者还应考虑其他什么因素？

速度应是全速或高速，不是低速。按照USB 2.0规范，低速模式被定义为有限数目的低带宽设备，如鼠标，因为通用应用太多会降低总线的利用率。

现在多数电脑支持全速，不支持高速，似乎全速是当然选择。但是要记住，USB 2.0设计为完全反向兼容USB 1.1。USB 2.0处理低速、全速和高速通讯。因此，高速设备连接到只有USB 1.1全速的计算机时，高速设备照样可工作。它仅在全速下工作，不在高速下工作。另外，高速USB 2.0计算机将以全速与全速设备通讯。

不应忘记，支持PC的高速USB 2.0应该会快速增长。PC制造商已经在其母板上使用Intel 845G芯片组。现有的高速USB 2.0计算机升级也很容易，只需购买一个USB 2.0主机总线适配器卡(约50美元)。选择全速还是高速不应看兼容性，而是应用软件所要求的数据传输率。

对大量数据传输而言，用全速时，数据传输速率实际上约可达1兆字节/秒；用高速可达6-40 兆字节/秒，具体速率取决于设备的结构和固件以及计算机的USB软件。数据传输速率可达瞬态480 Mbps (60兆字节/秒)，但由于USB、计算机软件和设备的原因，连续维持的数据传输率要低一些。在选择好全速或高速后，USB组件用硅片的选择仍要遵循下面其他几个标准：

1、设备分类：有些USB硅片是专门为特定设备而制作的。例如，有些USB芯片是针对海量存储设备的，因此它们是对海量存储设备最优的。有些是通用的。固件能决定设备的类别，该类别在列举设备时报告给OS。为实现USBTMC规范，应使用通用芯片。不管设备什么类别，查一下分类规范，了解特殊需要或查看是否还可优化。

2、端口数：多数通用USB芯片提供需要的控制端口和两个或多个可配置的端口。固件可配置端口、中断和同步。USBTMC要求有3个端口(控制、Bulk-OUT, Bulk-IN)。当测量结果准备好或者发生错误时，设备必须有第4个端口(中断输入)以传递中断状态信息(类似于GPIB的服务请求)。多数USB硅片至少需这么多端口。

3、端口FIFO存储器总数：当计算机给设备发送数据时，在设备固件进行读操作之前，数据一直储存在Bulk-OUT端口FIFO存储器中。当计算机从设备读数据时，是从Bulk-IN端口FIFO存储器中读出。FIFO存储器数越多，数据传输效率就越高。

4、端口FIFO存储器存取方法：一些USB硅片有可编程I/O和存储器直接存取(DMA)两种方法。DMA可使设备处理器不用再移动所有字节，这样就可执行其他任务。最好的设计是每次DMA多字节。

5、支持On-the-go(OTG)：新的OTG USB规范让设备暂时执行USB主机的功能。对于很多应用而言，这个思想很不错，就像USB数码相机直接把照片传给USB打印机。测试测量设备经常产生图像，把这些图像直接发送给打印机，会非常理想。但是，在测试测量设备OTG采用前，OTG硅片和必要的OTG软件的底层结构必须首先在消费市场成熟起来，而这需要得到长期支持。