施用NI-VISA软件控制USB设备

使用NI-VISA软件控制USB设备

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这一用户指南为您提供一个入门材料，旨在帮您学习如何使用NI-VISA 与USB设备进行通讯，并非学习USB构架或USB通讯中使用的各种协议的材料。阅读本用户指南以后，只要您已经理解了设备通讯协议，您应该就能够安装USB设备，并使用NI-VISA 与该设备进行通讯。

1. USB 与 VISA 的背景知识
2. 配置 NI-VISA 来控制USB 设备
3. 用 NI-VISA 与USB设备进行通讯

VISA(Virtual Instrument Software Architecture,ni.com/visa)是一个用来与各种仪器总线进行通讯的高级应用编程接口（API）。它不受平台、总线和环境的限制。换言之，与GPIB 设备进行通讯的程序，无论是在运行Windows 2000的机器上用LabVIEW开发出来的，还是在运行 Mac OS X的机器上用C语言编写的，都可以使用同一个API。

通用串行总线（USB）是一个基于信息的通讯总线。这表示PC机与USB设备通过发送指令和数据进行通讯，而这些指令和数据是通过总线以文本或二进制数据的形式发送的。每个USB设备都有各自的指令集。您可以使用NI-VISA 的读写功能向仪器发送这些指令，并读取仪器的反馈。可向仪器制造商索要仪器的有效指令清单。

NI-VISA 从3.0版开始支持USB通讯，它有两种VISA类函数 (Resource Class) ，可以控制两类USB设备 ：USB INSTR设备与USB RAW设备。

符合USB测试和测量类 (USBTMC)协议的USB设备可以通过使用USB INSTR类函数控制。USBTMC设备符合 VISA USB INSTR类函数能够理解的协议。与USBTMC设备进行通讯不需要进行配置。与USBTMC仪器的通讯，请参看第3节。如果要了解更多有关USBTMC 规格的信息，请参看下面链接的USB应用者论坛（USB Imlementers Forum）网页。

USB RAW 仪器是指除了明确符合USBTMC 规格的仪器之外的任何USB仪器。如果您正在使用USB RAW 设备，请按照第2节的说明来配置NI-VISA 以控制您的设备。请与仪器制造商联系，以获取通讯协议与仪器所用指令集的详细资料。

如果要了解有关NI-VISA API的具体信息，请参考《NI-VISA 用户手册》与《NI-VISA程序员参考手册》。NI-VISA中附有这两个文件，通过本指南最后的链接也可以获得这两个文件。?

本节将逐步介绍如何在基于Windows的计算机上用NI-VISA 3.0来控制USB RAW设备。如果您使用的是USBTMC兼容设备，就请连接设备，然后跳到2.3节。

此时，NI-VISA 应该已经安装在您的计算机上，而您的USB设备还没有接上。此外，您也不要安装该USB设备的驱动程序。我们分三个步骤来配置您的USB设备以便用NI-VISA来对其进行控制：

1. 使用Driver Development Wizard (驱动程序开发向导) 创建INF文档。
2. 安装INF文档，并安装使用INF文档的USB设备。
3. 使用NI-VISA Interactive Control (NI-VISA互动控制工具）对设备进行测试。

本指南将以安装在 Windows XP 操作系统中的NI DAQPad-6020E型USB设备为例。由于本指南旨在说明一般USB设备的配置，因此将不会就 DAQPad-6020E的具体细节进行探讨。请记住，对于DAQPad-6020E来说，NI-DAQ是唯一受支持的驱动程序。

2.1.使用Driver Development Wizard创建INF 文档
为了使用NI-VISA，您必须先让Windows将NI-VISA作为设备的缺省驱动程序使用。在Windows 环境中，您可以通过INF文档做到这一点。NI-VISA 3.0 中包含的VISA Driver Development Wizard（DDW）将为您的USB设备创建一个INF 文档。

1. 选择StartProgramsNational InstrumentsVISAVISA Driver Developer Wizard，打开DDW。出现图1所示的窗口。

您可以用这个向导为PXI/PCI或USB设备创建一个INF文档。由于您是在为USB设备创建驱动程序，因此选择USB，并点击Next。此时出现图2所示的VISA DDW 基本设备信息窗口。

2. 进行这一步时，您需要清楚USB仪器的USB供应商ID和产品ID。这些数字可以在您安装USB设备的时候对其进行确认，并在您想要与设备通讯的时候，寻找它的地址。依据USB 的规格，两个数字都是16位十六进制数字，并应该由设备制造商提供。

在相应栏内输入设备的供应商ID、产品ID、制造商名称和型号名称。

对于DAQPad-6020E，供应商ID 和产品ID则分别是0x3923 和0x12C0。如果您的设备不是NI DAQPad-6020E，它们则会有不同的供应商ID 和产品ID。请与设备供应商联系以获取这些信息。

然后请点击Next。出现如图3所示的输出文档属性窗口（Output Files Properties Window）。

3. USB Instrument Prefix (USB仪器前缀) 只是一个描述符，您可以用它来识别本设备所用的相关文档。在USB Instrument Prefix中输入相应信息，并在“output file directory”中选择存放这些文档的目录，然后点击Finish。INF文档就被建好并保存在您指定的位置了。

2.2安装INF文档和USB设备
在各个版本的Windows中，INF文档的安装方式各不相同。DDW 创建INF文档时，INF文档顶部的标题中会包含安装指导。因为INF文档是ASCII文本文件，所以可以通过诸如记事本之类的任何文本编辑器进行阅读。如果要了解有关安装INF文档的详细信息，就请在文本编辑器中打开您的INF文档，然后遵照文档顶部的指导行事。本指南假定您使用的是Windows XP操作系统。

1. 复制INF文档并将其放入INF文件夹。在Windows XP中，这个文件夹的位置通常是：“C:\WINDOWS\INF”。这个文件夹可能是隐藏的，因此您也许需要将文件夹选项改成显示隐藏文件。
2. 右击C:\WINDOWS\INF?文件夹中的INF文件，然后点击Install。这个过程为您的设备创建了PNF文档。您现在就可以准备安装USB 设备了。
3. 连接USB设备。因为USB具有热拔插功能，所以Windows应该能够探测到您的USB 设备，设备接上USB端口之后，立即会打开“添加新硬件向导”（Add New Hardware Wizard）。遵照屏幕上有关向导程序的指导行事。如果您准备为该设备选择驱动程序，就请浏览INF文件夹，并选择您使用DDW创建的INF文档。

2.3使用VISA Interactive Control测试通讯情况
1. 打开Measurement & Automation Explorer(MAX)。选择ToolsRefresh刷新界面。您的USB设备应该如图4所示，您的USB设备出现在Devices and Interfaces栏目下面。现在您的USB设备已经安装和设置完毕，可以使用NI-VISA了。

如果您点击选择您的USB设备，“属性”窗口中就会显示设备的相关信息。使用这个窗口，您可以访问诸如制造商ID、型号代码以及设备序列号之类的信息。

2. 使用您的USB设备的VISA 仪器描述符，通过VISA与设备进行通讯。USB INSTR 设备的仪器描述符格式是USB[主板]::制造商ID::型号代码::序列号[:: USB接口编号]::INSTR。USB RAW 设备的仪器描述符格式是USB[主板]::制造商ID::型号代码::序列号[:: USB接口编号]::RAW。

根据USBTMC的规格要求，所有 USBTMC设备都必须具备序列号。一些 USB RAW 设备可能没有序列号。如果您的设备没有序列号，NI-VISA 会为该设备自动分配一个VISA专用的序列号。该序列号的格式是NI-VISA-#，这里的 # 是一个自动生成的数字。

一些USB设备拥有多个接口。这与PCI 设备可以拥有多个功能的方式很相似。如果您的设备仅仅支持一个接口，就不必输入USB接口编号。

DAQPad-6020E 使用RAW类函数，而制造商代码与型号代码则分别为0x3923 和0x12C0。对于DAQPad-6020E，仪器描述符则是：USB0::0x3923::0x12C0::00B50DAE::RAW。

打开Measurement & Automation Explorer，以测试与该设备的通讯情况。选择Tools?NI-VISA?VISA Interactive Control，应出现与图5所示窗口相似的窗口。

3. VISA交互控制（VISAIC）是一个实用程序，可用来轻而易举地与任何VISA 资源进行通讯。做好使用VISA的配置之后，您的USB设备就会被列入USB分项之中。双击您的设备，打开设备的VISA对话框。应出现如图6所示的窗口。

当您使用VISAIC打开VISA Session时，会自动选择“Template（模板）”表格与“Property Node （Read）”（属性节点（只读））表格。选择想要读取的属性并点击Execute，以读取此项属性。“Current Value”（当前值）指示栏中即显示“Attribute Name”（属性名称）中指定属性的当前值。图6中，可以看到Resource Name（资源名称）的属性。

如果想要了解有关使用VISAIC的更多信息，请参考Developer Zone Tutorial:?VISA Interactive Control (VISAIC)（参照文章结尾处的链接）。如果需要有关NI-VISA API的信息，请查阅NI-VISA Programmer Reference Manual and the NI-VISA User Manual。两个文件皆可以通过本文最后的链接获得。如果需要有效指令清单，请与仪器制造商联系。

本节将说明如何使用NI-VISA 3.0 及以上版本与您的USB设备进行通讯。前面讲过，USB设备有两类。而通讯方式就取决于设备的种类。

3.1 USB INSTR型（USBTMC）
符合“USB 测试与测量类（USBTMC）”的设备使用NI-VISA USB INSTR 类函数。它们使用488.2 标准通讯。对于这些设备，您只需以与GPIB仪器通讯同样的方式，使用“VISA 打开”、“VISA关闭”、“VISA 读取”和“VISA 写入”功能。

图7 显示了与USBTMC 设备进行通讯的LabVIEW VI 。在该例中，对USB 设备打开了一个VISA 对话框。指令被写入设备，并读取回馈信息。此例中，所发送的具体指令是询问设备的ID。请向设备制造商询问设备的指令集。结束所有通讯结束后，VISA对话框关闭。

3.2 USB RAW类
与USB RAW 类设备进行通讯要更加复杂，因为每个设备可以使用各自的通讯协议。请与设备供货商联系，以取得设备通讯协议的详细资料。

USB通过四种类型进行通讯：控制、批量、中断和同步。每种类型的管道都传输不同的信息。此外，任何数量的端点都可以是任何端点类型。可以将端点想像成通讯插槽。如果想了解USB 结构的具体详细情况，请查阅以下链接的USB说明书。

NI-VISA 支持三种类型的USB管道：控制、批量和中断。NI-VISA探测到USB仪器时，它会对仪器进行自动扫描，寻找各种类型的最低可用端点。

VISA探测到最低可用端点后，即将该值赋于适当的VISA属性。bulk in 端点和bulk out 端点分别存储在 VI_ATTR_USB_BULK_IN_PIPE 属性和VI_ATTR_USB_BULK_OUT_PIPE 属性之中。interrupt in 端点存放在VI_ATTR_USB_INTR_IN_PIPE 属性之中。如果值为-1，则表示USB 设备不支持这种类型的管道。对于控制型管道，只有端点0才受到支持。如果您使用的是C API，则应该使用viSetAttribute功能来更改端点。在LabVIEW中，应使用“Write VISA Property（写入VISA属性）”节点。

NI-VISA有四种通过USB管道传输数据的功能。在能够使用这些功能与设备进行通讯之前，还需要使用VISA USB 属性建立通讯协议。以下是对可用功能的描述

使用VISA USB Control In和VISA USB Control Out 来通过控制型管道传输数据。使用VISA Read和VISA Write来通过批量型管道传输数据。如果您正在使用LabVIEW，则VISA还有使用中断型管道的其他功能： VISA 获得USB 中断数据。在C API中，您可以通过访问VI_EVENT_USB_INTR事件目标的VI_ATTR_USB_RECV_INTR_SIZE属性与VI_ATTR_USB_RECV_INTR_DATA 属性做到这一点。参见《NI-VISA 程序员参考手册》，以了解有关“VISA 事件”的更多详细资料。

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