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数据采集系统设计原则（2）
--虚拟仪器设计方法之三（2）
序：
通过数据采集系统设计原则（1）的介绍，基本清楚了“什么是数据采集”及“为什么要进行数据采集”。现在该谈谈数据采集系统设计原则了，下面将谈到的数据采集系统设计原则基本上都是从技术层面上来考虑的。技术层面上之外的基本原则是：
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） PCIe-1429（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。
原则之三：数据采集板卡的选择
（未完待续）
2006-10-22
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