更少的硬件=更多的功能

　　最近您會發(fā)現，現在大多數的電子設備都會將多種功能集成于一體。三年前，可能這些設備的體積是現在的兩倍大，而其功能特性卻只有現在的一半。理想狀 況下，人們希望一位個人助理能夠攜帶所有物品，其中包括照相機、電話、無線筆記本電腦、音樂播放器、時鐘、通信簿等等。為了取代這樣的個人助理，消費電子 市場將所有這些設備方便地集成在單個封裝內以提升功能特性，因而產生了多功能的移動電話。

　　對于極高靈活性的追求，儀器系統(tǒng)市場與消費電子市場并沒有任何不同。公司和顧問人員不斷地努力，以最大化利用數量有限的、通常也是非常昂貴的測量設備。這一驅動力引發(fā)了數據采集的多項演化。

　　早期的數據采集系統(tǒng)，或者甚至更簡單的數據錄入裝置，都是為單個實際物理量的測量而專門設計的一次性產品。一臺溫度數據記錄裝置便是如此，如欲測量 更多的溫度，便需要更多的設備、空間和費用。一個更為重大的變革隨著計算機技術的大規(guī)模應用而產生。數據采集系統(tǒng)立刻被劃分為成計算組件和測量硬件組件。 這一朝向基于PC的儀器系統(tǒng)或者說虛擬儀器系統(tǒng)的轉變給予終端用戶巨大的靈活性，因為利用標準PC與可編程應用軟件的強大功能，處理和分析能力幾乎是無止 盡的。對于數據采集硬件，多功能設備開始被廣泛使用，包括ISA、PCI、PCMCIA、PCIe和USB等在內的多種PC總線，以及大量獨立的專有協(xié) 議。數據采集設備也開始測量包括模擬信號和數字信號在內的多種類型信號，但是，盡管支持多種類型信號的測量，這些設備仍是完全由制造商裝配，而留給客戶的 是多余的通道、不必要的測量類型或隨著項目發(fā)展而受限的通道數。因此，出現了數據采集系統(tǒng)的另一次重要變革——模塊化系統(tǒng)。

　　模塊化系統(tǒng)可以說是一種構建系統(tǒng)的最佳方案，因為它使得系統(tǒng)在需要再次對額外的基本組件進行投資之前，實現合理的擴展。模塊化系統(tǒng)與平臺由多家制造 商按照多項標準(部分標準是開放式的，如PXI和VXI，其余標準則是專用的)設計和構建而成。模塊化I/O旨在支持終端用戶僅購買所需的通道數和信號類 型，并能夠在未來進行系統(tǒng)升級而無需重復投資。模塊化系統(tǒng)的許多技術優(yōu)勢為制造商和客戶共享。客戶可以購買新的模塊以升級、擴展或改造該系統(tǒng)。而通過在其 產品線添加具有新的測量類型或通道數的新模塊，制造商可以更為迅捷地提升數據采集平臺，以滿足客戶的需求。

　　目前，從單個儀器來解決所有問題到根據項目需求分開購買與配置各種獨立模塊來實現的發(fā)展趨勢已然形成。該趨勢綜合了商業(yè)可用(COTS)的質量、可 靠性和支持的優(yōu)勢與內部自定制的優(yōu)勢。隨著技術的進步和儀器系統(tǒng)中所采用的組件尺寸的降低，可以更容易地設計并實現尺寸更小的數據采集系統(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一步減小的趨勢中，尺寸的降低同時并沒有犧牲通道數，例如一些 小尺寸的模塊可以提供超過30個通道。

　　圖1. NI單模塊機盒可以安裝C系列數據采集模塊

　　單通道模塊可能是一個更經濟的解決方案，也可能不是，但無論哪一種方式，模塊化的演變已行將止步。那么接下來問題就似乎“下一步是什么?”了解到一 個模塊化平臺的一些高層次技術優(yōu)勢后，我們可以從中找到答案。模塊化系統(tǒng)通過在單個底板或機架上采用可交換模塊，已經減少了所需要的系統(tǒng)和測試部門設備庫 中組件的數量。遺留問題之一便是僅有通道數和信號類型兩個特性可以改變。獨立的測量模塊解決了改變通道數和信號類型的問題，但市場希望達到更高的靈活性。

　　圖2. C系列硬件平臺由超過40只模塊組成