USB接口規(guī)范將多種PC機(jī)外設(shè)具有相似特性的歸納為某一類，例如鼠標(biāo)、鍵盤等屬于HID類，音響產(chǎn)品屬于Audio類，CD、硬盤、閃存屬于Mass Storage類。微軟的Windows操作系統(tǒng)為常用類別提供驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)安裝。不在Windows支持的USB器件（如測(cè)量?jī)x器）需要提供自己的驅(qū)動(dòng)程序，或者安裝程序?qū)⒂嘘P(guān)應(yīng)用和驅(qū)動(dòng)程序打包在一起，一次性完成器件的安裝。USBIF負(fù)責(zé)對(duì)符合USB接口規(guī)范的硬件和程序作認(rèn)證，發(fā)給認(rèn)證標(biāo)志。驅(qū)動(dòng)程序還可獲得微軟硬件設(shè)備質(zhì)量（WHQL）認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)在Windows操作系統(tǒng)下的自動(dòng)安裝。

    2000年后，臺(tái)式PC都增加了USB接口，筆記本電腦甚至安裝了兩個(gè)USB接口?，F(xiàn)在數(shù)以億計(jì)的帶有USB接口的PC機(jī)在運(yùn)行，數(shù)以十億計(jì)的PC機(jī)外設(shè)和其他設(shè)備，其中包括USB測(cè)量?jī)x器使用USB接口。正是由于USB接口擁有大量PC機(jī)外設(shè)，使得USB接口的支持產(chǎn)品，包括控制器芯片、集成器和橋接器、電纜和連接器、驅(qū)動(dòng)程序和安裝程序、開發(fā)工具等非常普及，加上USB接口的安裝方便、數(shù)據(jù)率較寬、容易擴(kuò)展、即插即用、成本較低等特點(diǎn)，出現(xiàn)了更多使用USB接口的電子產(chǎn)品。

    1、新興的USB測(cè)量?jī)x器族

    USB接口進(jìn)入測(cè)量?jī)x器是從1998年開始的，當(dāng)時(shí)IOtech和NI兩家公司首先在他們的數(shù)據(jù)采集儀器中使用了USB接口，隨后許多著名儀器公司都接納了USB接口。最簡(jiǎn)單的做法是增加USB作為外設(shè)接口，因?yàn)榕_(tái)式測(cè)量?jī)x器大部分裝有嵌入式微處理器，并且一部分臺(tái)式測(cè)量?jī)x器采用內(nèi)置奔騰處理器的Windows平臺(tái)，所以安裝USB接口是順理成章的事情。2000年，橫河電機(jī)開始在數(shù)字示波器上安裝USB接口，之后安捷倫、力科、泰克亦在數(shù)字示波器上配備USB接口。2003年，因?yàn)榘步輦惡蚇I在廣泛應(yīng)用的虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)（VISA）的I/O層增加了對(duì)USB的支持，所以USB接口普遍被臺(tái)式、便攜式、模塊式測(cè)量?jī)x器接受為標(biāo)準(zhǔn)接口之一。傳統(tǒng)的IEEE488接口儀器和RS232接口儀器可以通過USB-IEEE488和USB-RS232轉(zhuǎn)換器與臺(tái)式和筆記本電腦連接。

    經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，證明USB接口在測(cè)量?jī)x器中確實(shí)是簡(jiǎn)單方便和低成本的互連技術(shù)，它在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)取得了令人矚目的成果。傳統(tǒng)上，PC平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)卡需要占用ISA或PCI插槽，以及從插卡引出至傳感器的大量線纜，數(shù)據(jù)采集增加時(shí)受PC機(jī)插槽數(shù)目、地址、中斷等硬件和軟件資源的限制，可擴(kuò)展性較差，抗電磁干擾性能差，安裝拆卸困難，成本并不經(jīng)濟(jì)。隨著PC機(jī)配置USB接口和數(shù)據(jù)率的提高以及USB接口芯片價(jià)格的下降，使USB接插件和電纜較便宜，導(dǎo)致大量USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的推出，售價(jià)從100美元至1000美元，很受用戶的歡迎。事實(shí)上，這種借助PC機(jī)配置的擴(kuò)充總線或外設(shè)總線成果，用于測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)已有先例，PCI、PXI、VXI和即將公布的LXI各種總線的儀器擴(kuò)展應(yīng)用，都充分發(fā)揮了PC機(jī)的普及率高、產(chǎn)品成本低、使用方便等顯著特點(diǎn)。PC機(jī)市場(chǎng)比測(cè)量?jī)x器市場(chǎng)大得多，投入的開發(fā)和制造資源極為豐富，這些都是優(yōu)勢(shì)，也是測(cè)量?jī)x器業(yè)所不具備的。測(cè)量?jī)x器業(yè)在20世紀(jì)60年代曾獨(dú)立開發(fā)出GPIB總線（即IEEE488），它是惠普公司經(jīng)10年努力獲得的成果，值得注意的是IEEE488至今仍是臺(tái)式儀器的******總線。自IEEE488總線之后，NI公司提出虛擬儀器的概念，并借船出海，充分發(fā)揮PC機(jī)的硬件和軟件資源用于測(cè)量?jī)x器，成績(jī)斐然，帶動(dòng)了測(cè)量?jī)x器的發(fā)展。

    但是，USB接口在測(cè)量?jī)x器的擴(kuò)展應(yīng)用并無儀器公司或機(jī)構(gòu)的推動(dòng)，情況與IEEE488、VXI、PXI等總線有所不同，它們是有組織地制定規(guī)范和推廣，對(duì)測(cè)量?jī)x器業(yè)具有影響和促進(jìn)。而USB儀器屬于測(cè)量?jī)x器公司的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，最初進(jìn)展緩慢，近年產(chǎn)品明顯增多，特別是在USB2.0發(fā)布后，USB測(cè)量?jī)x器從數(shù)據(jù)采集向數(shù)字多用表、數(shù)字示波器、邏輯分析儀、任意波形發(fā)生器、數(shù)字化儀、協(xié)議分析儀等發(fā)展，形成多種多樣的體積小型、移動(dòng)輕便、價(jià)格實(shí)惠、性能適中的一類測(cè)量?jī)x器實(shí)體。隨著PC機(jī)的普及，測(cè)量?jī)x器中出現(xiàn)一類PC基儀器，它借助插入PC機(jī)外設(shè)插槽的測(cè)量用卡和PC機(jī)資源構(gòu)建成虛擬面板儀器，簡(jiǎn)稱PCI儀器。筆記本PC和口袋式PC出現(xiàn)后，它們沒有可供測(cè)量?jī)x器使用的外設(shè)插槽，只有可供測(cè)量?jī)x器使用的各種接口，包括軟盤、硬盤、PC卡、紅外、并行、串行、1394、以太網(wǎng)、USB等接口中的1種至4種。經(jīng)過實(shí)際考驗(yàn)，USB儀器在中低檔測(cè)量?jī)x器中最受用戶歡迎，形成一類USB儀器而進(jìn)入測(cè)量?jī)x器主流。

    值得一提的是，USB儀器屬于普及型的產(chǎn)品，它以即插即用和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠而進(jìn)入測(cè)量?jī)x器市場(chǎng)，它的機(jī)械構(gòu)件（如連接器、線纜）和電氣特性（如定時(shí)、同步）都不是與IEEE488、VXI和PXI儀器處于同一水平上，同時(shí)，至今為止還沒有USB儀器規(guī)范，只有USB規(guī)范。

    2、USB數(shù)據(jù)采集器

;" style="text-decoration:underline;color:blue">儀器中以USB數(shù)據(jù)采集器面市最早，品種最多，從簡(jiǎn)單的模塊至多插卡的機(jī)箱都有產(chǎn)品。簡(jiǎn)單的USB數(shù)據(jù)采集器模塊一般具有8路以上模擬輸入通道，12至14位分辨率，100KS/s以下的取樣率，簡(jiǎn)單的測(cè)量和記錄I/O。模塊通過USB線纜與PC機(jī)USB端口連接，從CD盤下載驅(qū)動(dòng)器程序后即可工作，來自傳感器的模擬信號(hào)從模塊接線排輸入。為對(duì)比和了解這類低價(jià)位USB數(shù)據(jù)采集器的特性，《測(cè)試與測(cè)量世界》（TM&W）的高級(jí)技術(shù)編輯最近對(duì)3種低價(jià)位（150美元）的產(chǎn)品作了測(cè)試，它們分別是NI公司的USB6008、DT公司的DT9810和MC公司的PMD1208FS。其中USB6008的主要特性如下：

8路單端模塊輸入，分辨率12位（差分）、11位（單端），取樣率最高10KS/s，逐步漸近A/D轉(zhuǎn)換器；
輸入電壓量程±20V（差分）、±10V（單端），直流電源由USB接口供給（5V/200mA）；
適用于Windows、Mac OS、Linux OS操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器，數(shù)據(jù)記錄軟件，即插即用安裝軟件，LabVIEW或C語言編程；
數(shù)字I/O 12路，5MHz計(jì)數(shù)器；
尺寸：63.5 mm×85.1 mm×23.1mm，重量：59克。
    對(duì)比測(cè)試認(rèn)為，它們的電學(xué)指標(biāo)處于同等檔次，只是DT9810的輸入電壓量程是+2.4V,更高輸入電壓量程要選用價(jià)位較高的USB產(chǎn)品。它們?cè)谲浖矫媛杂胁町?，雖然都提供數(shù)據(jù)記錄軟件，用戶從PC顯示器可閱讀存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，但只有DT9810具有可控制模塊的數(shù)字I/O口，而且提供示波器顯示和數(shù)字多用表軟件，以及Windows下的應(yīng)用編程界面和LabVIEW虛擬儀器。PMD1208FS的Tracer DAQ軟件可用EXCEL或有限文件格式存儲(chǔ)和顯示數(shù)據(jù)，提供示波器顯示，并具有內(nèi)部自校準(zhǔn)能力。這類USB數(shù)據(jù)采集模塊為工程技術(shù)人員和學(xué)生提供低價(jià)位、高質(zhì)量、體積輕巧、連接簡(jiǎn)易的數(shù)據(jù)記錄和采集工具。

    中高檔的USB數(shù)據(jù)采集器具有與PCI/VXI/PXI數(shù)據(jù)采集器基本相同的特性，例如16位分辨率，取樣率為100KS/s級(jí)，32路模擬輸入，32路數(shù)字I/O的產(chǎn)品。由于USB接口的互連比較簡(jiǎn)單，使中高檔的USB數(shù)據(jù)采集器具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，當(dāng)前生產(chǎn)PCI/VXI/PXI數(shù)據(jù)采集器的測(cè)量?jī)x器公司都供應(yīng)USB接口的同類產(chǎn)品。值得注意的是，還有數(shù)據(jù)采集公司生產(chǎn)獨(dú)立機(jī)箱的內(nèi)置數(shù)字信號(hào)處理器DSP接口和閃存體的USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，例如Hacker公司的USB2DAQ/DIO數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由于具有很強(qiáng)的運(yùn)算和控制能力，插卡式16至32路模擬輸入，12至16位分辨率，100KS/s取樣率，24位數(shù)字I/O線，每個(gè)機(jī)箱可配置12個(gè)插卡，適用于馬達(dá)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制。另外，生產(chǎn)數(shù)字多用表的頂級(jí)供應(yīng)商同樣重視USB接口的運(yùn)用，吉時(shí)利公司推出KUSB3116數(shù)據(jù)采集模塊，指標(biāo)是8路模擬輸入，16位分辨率，500KS/s取樣率。福祿克公司在原來銷量很多的189數(shù)字多用表上配置USB接口，增強(qiáng)數(shù)據(jù)記錄功能，通過Fluke View 3.0軟件包，使189DMM具有存儲(chǔ)、顯示和分析數(shù)據(jù)的能力，由筆記本電腦和USB線纜可連接6臺(tái)189DMM并組成數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。189DMM具有0.025%的電壓讀數(shù)準(zhǔn)確度和20多種不同的測(cè)量功能，大量的傳感器資源，使得組成的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)比單個(gè)數(shù)字多用表更受用戶歡迎。

    3、USB數(shù)字示波器

    USB數(shù)字示波器是USB儀器的另一類產(chǎn)品,大部分是掌上型的結(jié)構(gòu),可與筆記本電腦組成便攜式數(shù)字示波器。目前有多種帶寬200MHz以下的產(chǎn)品可供選擇,最簡(jiǎn)單的是單通道的筆型USB,再復(fù)雜一點(diǎn)的是雙通道掌上型USB數(shù)字示波器。它們避開已在示波器市場(chǎng)中占有優(yōu)勢(shì)的臺(tái)式、便攜式、手持式數(shù)字示波器,另辟微型數(shù)字示波器天地,而且售價(jià)便宜,100至200美元可購得實(shí)用的產(chǎn)品。這類微型數(shù)字示波器的性能并不比手持式數(shù)字示波器的性能差,當(dāng)然不能要求他們具有便攜式數(shù)字示波器那樣全面的指標(biāo)。

    Elan公司生產(chǎn)的一種筆型USB數(shù)字示波器USBScope50，具有100MHz模擬帶寬，8位分辨率，單次取樣率50MS/s，重復(fù)取樣率1GS/s，單通道輸入，輸入電壓量程0.3V/3V/30V，配用X10倍採頭（1MΩ/15pF），Windows 98SE/2000/XP數(shù)字示波器軟件，輸入端與USB接口之間有300V的隔離保護(hù)，采用USB1.1或USB2.0接口。USBScope50沒有機(jī)械可調(diào)旋鈕和開關(guān)，全部電氣參數(shù)通過軟面板作程控調(diào)節(jié)。需要多路輸入時(shí)可堆疊多個(gè)同型號(hào)產(chǎn)品，通道間延時(shí)可程控調(diào)整至匹配，實(shí)現(xiàn)并行觸發(fā)。USBScope50實(shí)際上構(gòu)成簡(jiǎn)單的虛擬示波器，適于簡(jiǎn)單的波形顯示。
Stingray公司的掌上型DS1M12屬于一機(jī)多用，是頻率響應(yīng)較低的USB數(shù)字示波器，它采用分辨率12位和取樣率1MS/s的A/D轉(zhuǎn)換器，可在20MS/s重復(fù)取樣率下對(duì)兩路輸入信號(hào)同時(shí)取樣，模擬帶寬250KHz，每路輸入有32KB的波形存儲(chǔ)。提供兩