USB数据采集技术

　　当交互由于传输错误、数据无法获取或者设备没有准备好而失败时，主机会把此次交互重新安排到下一个可用的时间段。这些重新安排要尽量减到最小限度， 因为他们可能会造成严重的数据传输延时。NI公司的信号流技术在设备的数据采集和USB总线部分之间实现了高速数据通道，将这些重试的发生次数减小到最低 限度。

　　信号流综述

　　按照惯例来说，设备上的控制器负责处理数据采集或者输入/输出端部分与USB接口间的数据传输。这种传统的中断驱动式方法会导致了主要的延时，并且 会降低响应灵敏性和设备性能。NI公司的信号流技术使用设备上连接USB接口和数据采集接口的DMA通道来进行传输，以取代传统的方法(如图3所示)。

　　图3 每一个数据采集I/O端口的DMA通道都会以高吞吐量与USB接口终端间进行数据收发

　　图中的每个数据采集I/O端口的DMA通道都表示一个特定的数据采集功能(例如模拟信号输入)，并且被映射为USB接口相对应的终端上。通过这种映 射，每一个DAQ　I/O端口通道直接从对应的USB终端缓存收发数据流，而不涉及与控制器的交互。这种传输机制保证了一旦数据有效，会立即在USB总线 上得到收发，同时设备对于主机端的数据请求响应数量会达到最大限度。

　　根据USB协议，USB终端是独立进行工作的，所以在设备上实现的DMA映射，实际上就是在USB 总线上为设备上的6条高速信号通道提供不同的数 据采集功能。利用这项技术的设备，诸如NI公司M系列多功能USB数据采集设备，可以在USB总线上获得高达16MS/s的吞吐量。

　　最小的采集建立时间

　　这项技术的另一条重要性能是它的底层软件，它智能化地把设备上的非数据型USB总线通信降低到最小。设备上有专门电路来接收从主机发出的函数调用， 并且进行诸如写寄存器等的系统配置操作。通过这个额外的特性，主机可以发出一个函数并且把写寄存器的操作留给设备去完成，以尽可能减少USB总线上的非数 据传输。

　　在单点式采集应用中，采集每个点都需要大量的建立时间——比如建立控制寄存器。按照惯例，主机通过USB总线对所有的建立进行控制，这样就使得建立 时间变长。现在通过这种全新的信号流技术，设备上的控制器可以通过配置设备来进行单点式数据采集，而同时主机再也不需要通过从USB总线发送命令来设定每 个寄存器。最近的测试表明，利用信号流技术，设备单点式采集的速率性能大幅度提高，增加可高达1600%。

　　表格1NI公司信号流技术对于单点式采集性能的改进

　　NI公司的信号流技术对USB设备的响应灵敏度也进行了改善。按照惯例来说，对于点数一定的采集集合来说，比如10000点，那么在采集到 10000个点之前，用户不能访问到数据集的任何一个子集。利用信号流技术，设备采集到数据即可实现发送。每个信号流又配有一个标志寄存器来告诉设备需要 发送多少子集采样点。当达到那个数目之后，可用的采样点被发送给主机端应用程序并且传输中止。同时，在主机端，另一项传输任务被制定以获取其余的采样点。 比如，如果需要10000个采样点，并且要求即刻获取第一个采样点，那么用户可以把标志寄存器设为1，那么采集到的第一个采样点就被发送出来，并终止 10000个采样点的传输。同时，另一个传输任务被制定来获得其余的9999的采样点。