周富大 高维路 朱洪兴

     来源：《电子技术应用》

     摘要：介绍了一种基于usb、pcm编码和以太网三层通讯的虚拟仪器——dds

     tm仪器平台。分析了三层通讯的各自特点和相互关系，重点介绍了dds

     tm仪器的组成，然后从虚拟仪器的角度简要介绍系统软件，最后给出实例。

     关键词：usb

     pcm编码 以太网 dds仪器 虚拟仪器

     在现代航空航天、高速列车等大型工程试验中，往往要求对多科目、多位置的数百路高低速动态信号进行连接长时间同步采集、记录、实时处理，并且要求测试数据网上综合。早期的独立测试仪器已逐渐不能满足日益膨胀的需求，世界各国都在寻求高效、方便的综合测试平台。dds仪器（数字式动态信号测试仪器）正是为了满足现代大型工程测试需要，综合在遥控测中成熟的pcm编码技术、最新的usb（通用串行总线）桌面接口技术和已广泛应用的以太网技术，成功开发的全新数字化测控仪器平台。

     虚拟仪器是目前国内外测试技术与仪器制造业十分关注的热点话题，其技术发展非常迅速。它通过用传统仪器的部分功能甚至全部功能的软件化，在通用的计算机平台上，灵活地实现了传统的测量和控制能力。usb连接方式简单，是一种成本较低的解决方案。而usb接口的仪器单元不仅可内置于计算机机箱中使用，也可以单独构成仪器，置于计算机外工作，通过usb电缆传输信号至主机。特别是usb支持即插即用（pnp），系统能够自动地对usb设备进行配置。由此，建立在usb基础上的虚拟仪器平台便有了竞争力。

     dds仪器软件的核心部分为自主源代码，有利于系统应用程序的最底层开发，直接面向用户的需求。同时，软件也结合了现有多种较成熟仪器平台的技术，提供了与它们之间的接口。

     从pcm编码、usb、以太网三层通信入手，本文将论述综合测试平台的通讯结构与特点，dds仪器的硬件体系结构以及系统软件构建的虚拟仪器平台。直升机测试的实例将展现该系统的应用。

     1 三层通信结构介绍

     三层通信系统硬件结构框图如图1所示。

     1.1 usb通信层

     起源于1995年的usb，近年来得到了飞快发展。除了作为标准外设接口应用之外，它也正在成为多种新型应用的通用连接标准，包括数据采集、测试测量等。由于usb1.1支持12

     mbps（高速）和1.5mbps（低速）两种速度，因此能满足大部分工业实时测试的要求。而且，由于usb自身的特点，使得由它构成的系统具有了优势。

     采用usb构成的系统具有可扩展性。通过使用hub扩展，可驳接多达127个外投。usb具有良好的即插即用与热插拔特性[1],从而使由此构成的dds仪器可以方便地增加和删减测试单元，组成现场所需的测试仪器。

     与传统的安装在台式机机箱内的数据采集板卡相比，usb接口不仅可以方便地应用于台式计算机，而且更广泛地应用于便携式计算机，有利于数据采集系统小型化、便携化，而且再也不会受计算机插槽数量、地址、中断等资源的限制。

     另外，安装在机箱内的板卡往往会受到机箱内数据噪声环境的干扰。与之相反，dds

     tm仪器是一个独立的模拟电路环境，具有安静的电磁氛围，数字噪声极小。即使对于测量上千千瓦交流电机振动的微伏级输入信号，也能得到干净、精密的信号波形。

     鉴于以上优点，dds仪器采用usb通信协议与数据采集计算机通信，实现数据在桌面的汇总。随着usb2.0的推出，usb的速率将达到480mbps。我们相们，dds仪器的应用前景钭更为令人瞩目。

     1.2 pcm编码的通信

     usb是优秀的桌面接口技术，当它与pcm编码通信相结合，优势互补，就能产生一种简单、高速、抗干扰力强并适用于无线、