Six choses à savoir sur le contrôle des instruments USB

Grâce à la connectivité « plug-and-play » et à la quasi-omniprésence des ports USB sur les PC et ordinateurs portables modernes, l’USB est devenu un choix populaire pour le contrôle d’instruments autonomes. Alors que de plus en plus de fabricants d’instruments commencent à inclure des ports USB sur leurs périphériques, il est important de comprendre plusieurs problèmes éléments relatifs à l’USB pour garantir la longévité de votre système de test.

De nombreuses applications de test actuelles nécessitent le transfert de grandes quantités de données entre l’instrument et le PC. Lors du choix de l’instrumentation, vous devez savoir quels sont les taux de transfert pris en charge par votre PC. La norme USB prévoit quatre taux de transfert de données :

• « Low Speed » = vitesse de transfert de 1,5 Mbit/s. Les périphériques tels que les souris et les claviers utilisent généralement cette vitesse de transfert la plus faible. Ce taux était prévu par la norme USB 1.0 d’origine.
• « Full Speed » = vitesse de transfert de 12 Mbit/s. Jusqu’à l'introduction de l’USB « Hi Speed » en 2000, c’était la vitesse de transfert la plus rapide pour l’USB. Ce taux était également prévu par la norme USB 1.0 d’origine.
• « High Speed » = vitesse de transfert de 480 Mbit/s. Introduite par la norme Hi Speed USB (USB 2.0), la vitesse de transfert élevée a fait de l’USB une option viable pour l’envoi de grandes quantités de données telles que l’audio et la vidéo.
• « Super Speed » = vitesse de transfert de 1 Gbit/s. Elle a été introduite avec la norme USB 3.0.

Chaque norme USB successive a maintenu la rétrocompatibilité avec les normes plus anciennes. Bien que la spécification USB 2.0 ait introduit la fréquence de transfert haute vitesse, elle a également maintenu la rétrocompatibilité avec les taux de transferts à faible vitesse, tout comme l’USB 3.0 avec ses prédécesseurs.  C'est pourquoi les périphériques sont souvent considérés comme compatibles avec l’USB 3.0 alors qu’ils ne prennent en charge que les taux de transfert « low », « full » et « high speed ». Lorsque vous achetez de nouveaux instruments, vérifiez la présence de la mention « Super Speed USB » pour vous assurer que l’instrument peut prendre en charge les taux de transfert les plus rapides.

Les instruments peuvent être équipés de deux types de ports USB différents : les ports hôtes de type A et les ports de périphériques de type B. Les ports hôte de type A, reconnaissables à leur aspect plat et allongé, sont plus courants, mais ils ne permettent pas de contrôler les instruments. Vous ne pouvez utiliser ces connecteurs que pour contrôler d’autres périphériques USB, généralement pour enregistrer des données sur des clés USB ou pour ajouter une souris et un clavier à un instrument. Pour pouvoir contrôler un instrument à partir d’un PC, vous avez besoin de ports de type B, reconnaissables à leur forme plus carrée. Lorsque vous examinez les fiches techniques des instruments, consultez les références relatives aux ports USB ou au contrôle d’instruments USB afin de vous assurer que vous pouvez contrôler votre instrument à distance.

Comme les instruments USB ne respectent pas un protocole de communication défini, leur programmation peut être un défi majeur. Pour remédier à cette situation, l’USB Implementers Forum (USB-IF) a défini une classe de périphérique spécifique appelée USB Test and Measurement Class (USBTMC). Conçue pour émuler la norme IEEE 488.1, vous pouvez programmer des instruments qui prennent en charge l’USBTMC comme leurs homologues GPIB. Cette classe de périphériques simplifie considérablement le contrôle des instruments, car vous pouvez utiliser des interfaces de programmation d’applications (API) standard, comme NI-VISA, pour envoyer et lire des commandes d’instruments sans avoir à implémenter les protocoles de communication de niveau inférieur.

Pour les périphériques qui ne prennent pas en charge l’USBTMC, vous devez utiliser un driver fourni par le fournisseur ou programmer le périphérique en mode USB RAW. NI-VISA prend en charge la communication en mode USB RAW, mais vous devez contacter le fournisseur de l’instrument pour connaître les spécificités de son protocole de communication.

L’un des principaux avantages de l’USB par rapport aux d’autres bus est qu’il permet une connectivité « plug-and-play ». En utilisant des outils tels que NI Measurement & Automation Explorer (MAX), les instruments USBTMC sont automatiquement détectés et configurés pour le système. Contrairement à l’Ethernet/le LAN, vous n'avez pas besoin d'entrer des adresses IP ou de vous soucier des pare-feux de votre entreprise pour vous connecter à votre instrument.

Avec les convertisseurs GPIB, vous pouvez bénéficier de nombreux avantages du contrôle des instruments USB, tels que la connectivité « plug-and-play », la facilité d’utilisation et l’accès facile aux ports USB, tout en utilisant votre instrumentation GPIB actuelle. Pour ce faire, vous pouvez utiliser des périphériques tels que NI GPIB-USB-HS+, un périphérique USB à haute vitesse qui peut transformer n’importe quel port USB en un contrôleur GPIB entièrement fonctionnel. Comme vous pouvez utiliser votre instrumentation actuelle, vous pouvez limiter vos investissements en matériel et en logiciels et économiser sur les coûts de développement sans avoir à programmer une nouvelle instrumentation.

Si l’USB est aujourd’hui un bus de communication populaire, l’histoire de l’industrie informatique a montré que la technologie la plus en vogue aujourd’hui pourrait être obsolète demain. En raison de ce passé, il est important de prendre des décisions pour garantir la longévité de votre système de test, même si les bus de communication changent. Vous pouvez le faire en utilisant la Virtual Instrument Software Architecture (VISA) et les Drivers d’instruments LabVIEW plug-and-play de National Instruments. Avec ces technologies construites sur le bus de communication, vous pouvez programmer vos systèmes avec une API standard, quel que soit le bus que vous utilisez : GPIB, USB, de série ou Ethernet/LAN. Tant que l’interface de programmation de l’instrument ne change pas, le passage entre les bus de communication nécessite peu ou pas de modification de code et permet d’assurer la longévité de votre système de test.