隨著測試測量和控制應(yīng)用的要求變得愈發(fā)苛刻，數(shù)據(jù)采集(DAQ)板制造商正在提供吞吐速度更快、集成度更高、靈活性更強，且更易于編程的數(shù)據(jù)采集板。

通過對最新的DAQ板進行分析不難看出，幾乎所有產(chǎn)品都包含了某種形式上的同時采樣(simultaneous sampling)，目的在于提高數(shù)據(jù)吞吐量。實現(xiàn)手法要么是使用一種由多路架構(gòu)(通常被用于中到高通道數(shù)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備)演變而來的同步采樣保持(SSH)架構(gòu)，要么使用多個DAC。

“越來越多的高速DAQ板在使用同時采樣架構(gòu)，”Measurement Computing公司負責工程的副總裁Jim Stevens介紹，“這樣的架構(gòu)縮短了多路設(shè)計中所固有的通道轉(zhuǎn)換延遲，進而能夠在動態(tài)應(yīng)用中實現(xiàn)真正的頻譜分析。”

Measurement Computing公司的網(wǎng)站上有這樣的數(shù)據(jù)顯示：BAQ板通常提供16位分辨率且高達64通道的測量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)吞吐率最高為每秒2千萬個采樣。典型地，采樣板包含分立的數(shù)字雙向I/O線、計數(shù)器/定時器以及DAC(用于輸出模擬信號，控制多種應(yīng)用)。

Measurement Computing公司的最新產(chǎn)品包括USB-1608HS和USB-1608HS-2A0。這些模塊提供真正同時發(fā)生的數(shù)據(jù)捕獲，以每通道250kHz的采樣率對最多8個通道的16位單端或差分模擬輸入數(shù)據(jù)進行采集。這兩款產(chǎn)品都包含16位的數(shù)字I/O，USB-1608HS-2A0還額外包含兩個信號范圍在-10到+10V的16位模擬輸出通道。

隨著BAQ板制造商使用速度更快的信號轉(zhuǎn)換器及其他高速設(shè)計技術(shù)，數(shù)據(jù)采樣率也在不斷增長。“幾年以前，采樣率最快就是用于音頻的200ksps，” NI公司高速數(shù)字化儀產(chǎn)品營銷經(jīng)理Kaustubh Wagle說，“由于技術(shù)進步，目前的采樣率可以達到500ksps。”

今天，更多的DAQ板開始集成通用串行總線(USB)。除Measurement Computing公司之外，NI公司也發(fā)布了USB-6221和USB-6229 DAQ板，提供最多32個模擬輸入和250ksps的單通道采樣率。

盡管從目前來看，PCI和PXI是很多最新DAQ板中的通用接口總線，但USB卻顯示了強勁的發(fā)展勢頭。“由于便攜應(yīng)用的需要，USB已經(jīng)變成流行的DAQ總線。”Wagle說。

同PCI相比，USB采集板存在等待時間較長的問題，這是因為USB基于操作系統(tǒng)的訪問方式和串行性質(zhì)降低了數(shù)據(jù)傳輸率，

NI已經(jīng)在嘗試通過在其USB BAQ板中用信號分流技術(shù)來解決這個問題，該技術(shù)可實現(xiàn)同時獲取和產(chǎn)生多路模擬和數(shù)字I/O信號。

信號分流技術(shù)結(jié)合硬件和軟件的設(shè)計原理，借助基于消息而不是基于寄存器的配置，在USB上實現(xiàn)高速雙向數(shù)據(jù)流的持續(xù)傳送。依靠這個技術(shù)，該公司在設(shè)備上實現(xiàn)的配置縮短了USB的傳輸時間。同單獨使用USB DAQ設(shè)備相比，在面向數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的時候，能傳輸更多的同步模擬和數(shù)字數(shù)據(jù)。

圖1：Adlink公司的DAQ-2016，最大傳輸速率為每通道800ksps
NI公司的USB采集板包含4個16位的833ksps模擬輸出通道、48個數(shù)字I/O通道(以1MHz運行的通道最多可達32路)，以及2個32位計數(shù)器/定時器。

PXI總線也出現(xiàn)在NI的采集板中。“PXI正在使許多新應(yīng)用得以實現(xiàn)，”NI公司的Wagle表示，“它利用了PCI總線的優(yōu)勢，即一個基于工業(yè)標準的、完整且開放的測試測量平臺。”

凌華(Adlink)科技公司已經(jīng)推出基于PCI和PXI的高采樣率多功能DAQ卡。據(jù)凌華公司報道，DAQ-2016和PXI-2016提供最高為每通道800ksps的傳輸率，適合于大規(guī)模數(shù)據(jù)收集和工業(yè)自動化應(yīng)用。

四通道的DAQ-2016和PXI-2016提供16位分辨率，以及各種模擬/數(shù)字觸發(fā)資源和面向多通道同時采樣效率的模式。通過使用系統(tǒng)同步接口或PXI觸發(fā)總線，這兩款產(chǎn)品就可以與多個外設(shè)同步。

這兩款采集卡提供2個12位1Msps的模擬輸出、24通道可編程DIO以及2個16位定時/計數(shù)器，為多任務(wù)提供靈活性。它們還帶有面向C/C++、VB、Delphi、C++編譯器的WDM驅(qū)動程序，和面向MATLAM和LabView的.Net編程語言。

圖2：NI公司的USB-6229，提供最高32個模擬輸入和每通道250ksps的采樣速率
Microstar實驗室推出了DAP 5380a, 它是一款最多16個通道的基于PCI的DAQ板。該板采集14位數(shù)據(jù)，在4通道采樣模式下每通道采樣率為800ksps，在8通道模式下每通道采樣率為625ksps。DAP 5380a可以3200ksps的速率把數(shù)據(jù)傳送給宿主計算機。它內(nèi)含一個233MHz的英特爾奔騰處理器和128MB的板上DRAM。

據(jù)Measurement Computing公司的Stevens介紹，在芯片制造商的主要推動下，DAQ板通過實現(xiàn)更高水平的功能集成，向客戶提供了更高的性價比。“在轉(zhuǎn)換器前沿，傳統(tǒng)上要求用分立電路實現(xiàn)的信號調(diào)理功能(電橋激勵、DAC平滑等)，現(xiàn)在有集成芯片可供選用，而且這些集成芯片可直接連接到傳感器和現(xiàn)場電子線路。”他說。

Stevens接著說道：“包括以太網(wǎng)Web服務(wù)器、USB、CAN和UART等在內(nèi)，當代微處理器有豐富的外圍接口。人們把這些高水平連接與不斷改進的模擬功能塊(如PGA、ADC和DAC，其中一些已逼近傳統(tǒng)的14位到16位單片機的性能參數(shù))集成在一起。”

“相同的價格，你卻可以得到更多功能，”NI公司產(chǎn)品營銷經(jīng)理Charlie Stiernberg補充說，“例如，ADC在80和90年代要比現(xiàn)在昂貴得多，但是在單芯片中放入更多通道等ADC技術(shù)的最新進展，正在幫助把價格降下來。”

圖3：Diamond系統(tǒng)公司具有自校準功能的DMM-32X-AT，工作溫度范圍為-40~+85℃
采集板制造商也在幫助工程師們加快其DAQ系統(tǒng)的設(shè)定速度。Diamond系統(tǒng)公司推出了一款PC/104規(guī)格的嵌入式DAQ板DMM-32X-AT，帶有先進的自校準功能。它包含32個A/D輸入通道、16位分辨率、最大采樣速率250kHz，可編程的輸入信號范圍，以及可由用戶選擇的輸入配置(單端和差動)。

該板的24路數(shù)字I/O有逐比特(bit-by-bit)編程能力，和對-15mA/64mA增強型輸出電流的緩存。板上可編程計數(shù)器/定時器電路包括一個用于A/D和D/A采樣計數(shù)的32位計數(shù)器/定時器，及一個16位計數(shù)器/定時器。

DMM-32X-AT運行時的溫度范圍為-40~+85℃。它自帶“通用驅(qū)動程序”軟件，可以提供一個編程庫來簡化對各種板特性的控制，使編程者可以快速地開發(fā)出應(yīng)用軟件。

從事先進儀表軟硬件開發(fā)的NI公司提供USB-6221和USB-6229采集板，這兩塊板帶有免費的數(shù)據(jù)記錄軟件(data-logging software)，可幫助用戶有效利用USB的即插即用功能，進而幫助縮短測量時間。這些板也可與NI公司的LabView Signal Express交互測量軟件和TestStand測試管理軟件進行接口。