近年来，大数据采集技术在各个行业中的应用日益广泛，它像网络中的渔网一样，捕获了大量流动的信息。这些信息被用于改进业务决策、优化资源分配以及发现新的市场机会。

USB总线是现代计算机系统中最常见的一种连接设备和主机的接口。在数据采集领域，USB已经从传统的低速外设接口转变为高性能应用解决方案的一部分。这主要得益于多种因素，如高速USB标准、先进半导体技术以及软件平台和信号流技术等。

NI公司是一家领导全球数据采集市场的企业，他们推出了CompactDAQ平台，这是一个模块化设计，可以灵活选择不同的模块以满足特定测试需求。通过结合高速USB标准、高效软件平台和专利信号流技术，CompactDAQ提供了卓越性能，同时也极其易用，使其成为便携式测试和控制应用中不可或缺的一部分。

评估USB数据采集设备时，我们需要重点关注两项关键性能指标：首先是将大量缓冲数据从设备传输到PC存储器；其次是对较低速度物理过程实施单点控制能力。下面我们将详细介绍如何通过NI CompactDAQ平台实现这些目标，并提供实际案例展示如何利用新型NI CompactDAQ在高性能与易用性方面取得优势。

信号流技术

为了提高上述两个关键任务的表现，NI公司引入了一项专利信号流技术。这项技术包括以下几个核心组成：

将驱动程序下移到设备级别，以减少USB总线上的控制通信流量。

在内部实现DMA（直接内存访问）传输，从而确保主机可以随时调用所需数据。此方式最大限度地改善了总吞吐量，并优化了对应用程序响应灵敏度。

理解这一创新之前，我们需要回顾一下USB通信原理。图表1展示了使用USB电缆简化电脑与设备间数据传输的一个示意图。在这种通信模式中，由于PCI和PXI等嵌入式DAQ设备之间存在差距，一些公司致力于缩小这个差距。例如，NI公司发布的CompactDAQ平台采用模块化设计，让工程师可以根据需求自由选择不同功能模块构建测试系统。

图2显示了一次典型的输入输出交互实例。在每一次交互中，由主机发起令牌包作为开始，然后发送可用的实际数值。如果有错误或者无法获取到数值，则会重新安排交互，以避免延迟并保持高效率。但是，这种方法可能导致重试次数增加，从而影响整体性能。这就是为什么NI CompactDAQ采用全新的信号流策略进行优化变得至关重要。

通过在DMA通道之间建立高吞吐量连接，而不是依赖于传统中断驱动方法（如图3所示），这项技巧显著降低了延迟并提升响应速度。当一个I/O端口发生变化时，它不再需要向主机发出请求，而是在本地处理后直接更新缓冲区内容。不仅如此，即使当整个系统忙碌时，每个I/O端口仍能独立工作，不会因为其他任务而受到影响。这意味着即使在繁忙的情况下，也能保证持续稳定的操作，无论是在扫描仪、温度计还是其他类型检测器上都同样适用。

此外，由于它智能地减少非数值类usb总线通信，将配置操作留给设备执行，比如写寄存器操作，这进一步增强了响应灵敏度。此外，还有许多其他措施，如快速复位逻辑，以及能够同时进行多个任务处理，使得整个系统更加高效且快速。而且，在某些情况下，该解决方案还能够显著提高单点读取时间，比如1600%以上（参见表格1）。

最后，这种新型的大规模串行访问允许用户立即获得任何子集中指定数量样本，而不是必须等待所有样本收集完成后才能开始分析。这样做不仅加快分析过程，而且允许更快地调整测量设置以适应实验条件变化，有助于迅速发现问题并作出相应调整。（比如，如果你想要10000个样本，你可以告诉装置只发送第一个样本，然后另一个任务就被启动去获取剩余9999个样本）

综上所述，大规模串行访问代表着一种革命性的改变，它既提高了工作效率，又降低成本，为研究人员提供了一套强大的工具来探索未知世界。而对于那些寻求便携性、高安全性以及精确性的人来说，更轻松地管理他们的事务已成为可能。