基于USB2.0专用数据采集卡的声发射系统的研制

基于USB2.0专用数据采集卡的声发射系统的研制:本文报导了USB2.0多通道声发射系统的研制内容及技术，介绍了研制的USB2.0声发射系统的结构与性能，比较了USB2.0声发射系统与PCI声发射系统的结构差异及性能特点。比较结果说明USB2.0声发射系统全面指标优于PCI声发射系统。
关键词：声发射，USB2.0，多通道
前言
计算机与外设间的通信接口在不断发展，使得以计算机为数据分析处理、显示设备的仪器也在不断地更新数据通讯技术。基于台式PC的PCI总线接口数据采集系统曾经是应用最为广泛的数据采集系统，但近年已有被性能大大提高的可配置台式或笔记本PC的USB2.0接口数据采集系统所取代的趋势[1][2]。声发射仪器也是随着电子技术和计算机技术的发展而不断发展，由早期的多单片机系统到PCI插卡式系统，再到现在本文报导的USB系统。
32位PCI总线支持突发读写操作，其峰值传输速率为132MB/sec，可同时支持多组外围设备。PCI总线是系统总线，要负责台式PC机所有内部组件和外设数据采集系统的通讯。要在所有内部组件和外设共享的PCI总线中独立为外设专辟出专用于数据通讯的带宽，必须深入了解PCI总线的细节，不幸的是PCI总线开放性不高，深得其道的高手少之又少。目前市场上看到的PCI板卡式的声发射仪其宣称的最高波形数据通过率也就是20MB/s，只占PCI总带宽的六分之一还弱，宣称的最高声发射参数的通过率是4万组/s。
USB(Universal Serial Bus)是由Compaq、HP、Intel、Lucent(朗讯)、Microsoft、NEC和Philips七家公司联合推出的新一代标准接口总线。该总线是一种连接外围设备的机外总线，最多可连接127个设备，为计算机系统扩充和配置外部设备提供了方便。USB规范有多种版本，最早的版本是1994年11月推出的USB 0.7版，1996年1月推出了标准版本USB l.0，目标是为中低速的外围设备提供双向、低成本的总线，数据传输率最高为12Mb/s。随着微机系统及其外设性能和功能的增强，需处理的数据量越来越大，USB2.0于2001年推出，是通用串行总线输入、输出总线协议的一种完全应用，USB 2.0 High Speed（高速版）标准规定其理论最大传输速率为480Mbps,也就是60MB/sec，以满足日益复杂的高级外设与PC之间的高性能连接需求。USB2.0是USB的自然升级，它在保留原有USB规范的基础上又提供了更高的带宽，同时支持热插拔，具有即插即用的优点，并且与现有的外设保持完全兼容，成为数据传输的重要的接口方式。由于USB2.0是外设总线，其带宽60MB/s有可能较容易专辟出较大的带宽用于指定的外设，对于我们即声发射仪。另外采用USB2.0通讯的声发射仪器还有独立机箱、电源结构，有诸多优势，因此我公司决定研制基于USB2.0专用数据采集卡的声发射系统，并期待它的性能能全面超过我公司的PCI声发射系统。