更少的硬件=更多的功能

　　最近您會(huì)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在大多數(shù)的電子設(shè)備都會(huì)將多種功能集成于一體。三年前，可能這些設(shè)備的體積是現(xiàn)在的兩倍大，而其功能特性卻只有現(xiàn)在的一半。理想狀 況下，人們希望一位個(gè)人助理能夠攜帶所有物品，其中包括照相機(jī)、電話、無(wú)線筆記本電腦、音樂(lè)播放器、時(shí)鐘、通信簿等等。為了取代這樣的個(gè)人助理，消費(fèi)電子 市場(chǎng)將所有這些設(shè)備方便地集成在單個(gè)封裝內(nèi)以提升功能特性，因而產(chǎn)生了多功能的移動(dòng)電話。

　　對(duì)于極高靈活性的追求，儀器系統(tǒng)市場(chǎng)與消費(fèi)電子市場(chǎng)并沒有任何不同。公司和顧問(wèn)人員不斷地努力，以最大化利用數(shù)量有限的、通常也是非常昂貴的測(cè)量設(shè)備。這一驅(qū)動(dòng)力引發(fā)了數(shù)據(jù)采集的多項(xiàng)演化。

　　早期的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，或者甚至更簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)錄入裝置，都是為單個(gè)實(shí)際物理量的測(cè)量而專門設(shè)計(jì)的一次性產(chǎn)品。一臺(tái)溫度數(shù)據(jù)記錄裝置便是如此，如欲測(cè)量 更多的溫度，便需要更多的設(shè)備、空間和費(fèi)用。一個(gè)更為重大的變革隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用而產(chǎn)生。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)立刻被劃分為成計(jì)算組件和測(cè)量硬件組件。 這一朝向基于PC的儀器系統(tǒng)或者說(shuō)虛擬儀器系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變給予終端用戶巨大的靈活性，因?yàn)槔脴?biāo)準(zhǔn)PC與可編程應(yīng)用軟件的強(qiáng)大功能，處理和分析能力幾乎是無(wú)止 盡的。對(duì)于數(shù)據(jù)采集硬件，多功能設(shè)備開始被廣泛使用，包括ISA、PCI、PCMCIA、PCIe和USB等在內(nèi)的多種PC總線，以及大量獨(dú)立的專有協(xié) 議。數(shù)據(jù)采集設(shè)備也開始測(cè)量包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)在內(nèi)的多種類型信號(hào)，但是，盡管支持多種類型信號(hào)的測(cè)量，這些設(shè)備仍是完全由制造商裝配，而留給客戶的 是多余的通道、不必要的測(cè)量類型或隨著項(xiàng)目發(fā)展而受限的通道數(shù)。因此，出現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的另一次重要變革——模塊化系統(tǒng)。

　　模塊化系統(tǒng)可以說(shuō)是一種構(gòu)建系統(tǒng)的最佳方案，因?yàn)樗沟孟到y(tǒng)在需要再次對(duì)額外的基本組件進(jìn)行投資之前，實(shí)現(xiàn)合理的擴(kuò)展。模塊化系統(tǒng)與平臺(tái)由多家制造 商按照多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)(部分標(biāo)準(zhǔn)是開放式的，如PXI和VXI，其余標(biāo)準(zhǔn)則是專用的)設(shè)計(jì)和構(gòu)建而成。模塊化I/O旨在支持終端用戶僅購(gòu)買所需的通道數(shù)和信號(hào)類 型，并能夠在未來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)而無(wú)需重復(fù)投資。模塊化系統(tǒng)的許多技術(shù)優(yōu)勢(shì)為制造商和客戶共享?？蛻艨梢再?gòu)買新的模塊以升級(jí)、擴(kuò)展或改造該系統(tǒng)。而通過(guò)在其 產(chǎn)品線添加具有新的測(cè)量類型或通道數(shù)的新模塊，制造商可以更為迅捷地提升數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，以滿足客戶的需求。

　　目前，從單個(gè)儀器來(lái)解決所有問(wèn)題到根據(jù)項(xiàng)目需求分開購(gòu)買與配置各種獨(dú)立模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的發(fā)展趨勢(shì)已然形成。該趨勢(shì)綜合了商業(yè)可用(COTS)的質(zhì)量、可 靠性和支持的優(yōu)勢(shì)與內(nèi)部自定制的優(yōu)勢(shì)。隨著技術(shù)的進(jìn)步和儀器系統(tǒng)中所采用的組件尺寸的降低，可以更容易地設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)尺寸更小的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組件。模塊從安 裝在大型卡槽中的托盤開始，尺寸逐漸縮小，如今僅僅比一副撲克牌稍大。在硬件與模塊的尺寸進(jìn)一步減小的趨勢(shì)中，尺寸的降低同時(shí)并沒有犧牲通道數(shù)，例如一些 小尺寸的模塊可以提供超過(guò)30個(gè)通道。

　　圖1. NI單模塊機(jī)盒可以安裝C系列數(shù)據(jù)采集模塊

　　單通道模塊可能是一個(gè)更經(jīng)濟(jì)的解決方案，也可能不是，但無(wú)論哪一種方式，模塊化的演變已行將止步。那么接下來(lái)問(wèn)題就似乎“下一步是什么?”了解到一 個(gè)模塊化平臺(tái)的一些高層次技術(shù)優(yōu)勢(shì)后，我們可以從中找到答案。模塊化系統(tǒng)通過(guò)在單個(gè)底板或機(jī)架上采用可交換模塊，已經(jīng)減少了所需要的系統(tǒng)和測(cè)試部門設(shè)備庫(kù) 中組件的數(shù)量。遺留問(wèn)題之一便是僅有通道數(shù)和信號(hào)類型兩個(gè)特性可以改變。獨(dú)立的測(cè)量模塊解決了改變通道數(shù)和信號(hào)類型的問(wèn)題，但市場(chǎng)希望達(dá)到更高的靈活性。

　　圖2. C系列硬件平臺(tái)由超過(guò)40只模塊組成