仪器专用总线PXI

1、1PXI总线与仪器系统集成总线与仪器系统集成PXI PCI eXtensions for Instrument (NI,1997)第十四讲2 2概述概述l20世纪世纪70年代，测试系统主要采用年代，测试系统主要采用CAMAC仪器、仪器、GPIB仪器以及仪器以及PC-DAQ仪器。仪器。GPIB的数据传输速率低；的数据传输速率低；PC-DAQ直接利用了直接利用了ISA总线或总线或PCI总线，没有定义仪器与测试系统所需的总线，不能满足自总线，没有定义仪器与测试系统所需的总线，不能满足自动化测试的需要。动化测试的需要。l20世纪世纪80年代末国际上出现了先进的年代末国际上出现了先进的VXI总线技术。由

2、于它具有精度总线技术。由于它具有精度高、速度快、可靠性高、通用性强等卓越的性能，在军事、航天、高、速度快、可靠性高、通用性强等卓越的性能，在军事、航天、航空等领域得到普遍应用。但是航空等领域得到普遍应用。但是 VXI 仪器系统仪器系统体积大、成本高体积大、成本高，限，限制了其在工业领域的推广应用。制了其在工业领域的推广应用。l为适应仪器与自动化测试系统用户日益多样化的需求，为适应仪器与自动化测试系统用户日益多样化的需求，NI公司基于公司基于当时性能最先进的计算机总线当时性能最先进的计算机总线PCI，吸取，吸取VXI总线精华，简化总线精华，简化VXI总线总线结构，提出了一种新的测试系统总线结构，

3、提出了一种新的测试系统总线 PXI总线。总线。3 3PXI 概念概念lPXI (PCI eXtensions for Instrumentation)：PCI 总线在仪器领域总线在仪器领域的扩展。的扩展。1997年年9月月1日，美国日，美国 National Instruments 推出的一个推出的一个全新的开放式、模块化仪器总线规范。全新的开放式、模块化仪器总线规范。l1998年年 PXI 联盟成立，旨在推进联盟成立，旨在推进 PXI 和和 CompactPCI 在测量和自在测量和自动化领域的应用，进行动化领域的应用，进行PXI规范维护和版本控制，保证多厂商系统在规范维护和版本控制，保证多厂

4、商系统在机械、电气和软件方面的互操作性。机械、电气和软件方面的互操作性。lPXI 是将是将 CompactPCI 规范定义的规范定义的 PCI 总线技术拓展为适于试验、总线技术拓展为适于试验、测量与数据采集应用的机械、电气和软件规范，从而形成了一种以测量与数据采集应用的机械、电气和软件规范，从而形成了一种以PC机为基础的高性能、低成本的模块化仪器系统。机为基础的高性能、低成本的模块化仪器系统。lPXI 是将通用是将通用 PC 的性价比优势与面向仪器领域扩展技术（提供高的性价比优势与面向仪器领域扩展技术（提供高性能仪器所需的仪器资源）相融合的产物。性能仪器所需的仪器资源）相融合的产物。4 4PX

5、I 系统规范系统规范5 5PXI Starts with CompactPCI CompactPCI 通过融合通过融合3个国际标准将个国际标准将 PC技术移植到一个紧凑而坚技术移植到一个紧凑而坚固的机箱中固的机箱中 PCI总线标准（台式总线标准（台式 PC ） 欧规卡封装（欧规卡封装（VME 和和 VXI） 高性能高性能IEC连接器（电信行业）连接器（电信行业） = CompactPCI 的优势：基于的优势：基于PC技术，并且其尺寸小而坚固。技术，并且其尺寸小而坚固。6 6Why use the PCI bus?l广泛的工业支持广泛的工业支持 l具有即插即用特性具有即插即用特性 l丰富的软件产

6、品丰富的软件产品l32-bit data transfers at 33 MHz (132 Mbytes/sec)lPCI 是事实上的工业标准是事实上的工业标准 de facto standard7 7PCI 总线总线l1991年下半年，年下半年，Intel公司首先提出了公司首先提出了PCI的概念，并联合的概念，并联合IBM、Compaq、AST、HP、DEC等等100多家公司成立了多家公司成立了PCI集团。集团。lPCI - Peripheral Component Interconnect Special Interest Group（外围部件互连专业组），简称（外围部件互连专业组），简称

7、PCISIG。8 8PCI 总线特点总线特点1）高性能）高性能lPCI 总线数据宽度为总线数据宽度为32位，可扩展到位，可扩展到64位，时钟频率位，时钟频率33/66MHz。数据。数据传输率可达传输率可达 132MB/s (32Bits33MHz) - 528MB/s (64Bits66MHz)。2）采用总线主控和同步操作）采用总线主控和同步操作lPCI 独特的同步操作功能可保证微处理器能够与这些总线主控同时操作，独特的同步操作功能可保证微处理器能够与这些总线主控同时操作，不必等待后者的完成。不必等待后者的完成。 提高提高 PCI 总线性能总线性能3）支持突发工作方式）支持突发工作方式lPCI

8、 总线支持突发工作方式，并且后面可跟无限个数据周期。这意味着总线支持突发工作方式，并且后面可跟无限个数据周期。这意味着可以从某一地址起读出或写入大量数据。可以从某一地址起读出或写入大量数据。 线性猝发传输能够更有效地线性猝发传输能够更有效地运用总线的带宽去传送数据，以减少无谓的地址操作。运用总线的带宽去传送数据，以减少无谓的地址操作。9 9PCI 总线特点总线特点4）减少存取延迟）减少存取延迟l对于支持对于支持 PCI 总线的设备，存取延时很小，能够大幅度减少外围设备取总线的设备，存取延时很小，能够大幅度减少外围设备取得总线控制权所需的时间。得总线控制权所需的时间。5）不受处理器限制，通用性好

9、）不受处理器限制，通用性好lPCI 独立于处理器的结构，形成一种独特的中间缓冲器设计方式，将中独立于处理器的结构，形成一种独特的中间缓冲器设计方式，将中央处理器子系统与外围设备分开。央处理器子系统与外围设备分开。可随意增添外围设备以扩展电脑系统而不必担心在不同时钟频率下会导可随意增添外围设备以扩展电脑系统而不必担心在不同时钟频率下会导致性能的下降；致性能的下降；独立于处理器的总线设计还可保证处理器技术的变化不会使任何个别系独立于处理器的总线设计还可保证处理器技术的变化不会使任何个别系统的设计变得过时；统的设计变得过时；可适用于各种机型，如：台式机、便携机和服务器等。可适用于各种机型，如：台式机

10、、便携机和服务器等。1010PCI 总线特点总线特点6）成本低）成本低lPCI 总线采用地址总线采用地址/数据总线分时复用方式，大大减少了引线数数据总线分时复用方式，大大减少了引线数（120pins for 32-bits, 184 pins for 64-bits）。）。7）自动配置（即插即用，）自动配置（即插即用，Plug and Play）lPCI 总线具有即插即用功能，可以自动配置，使用方便。从而保证了用总线具有即插即用功能，可以自动配置，使用方便。从而保证了用户在安装外围卡时，不需要手工调整跨接线。户在安装外围卡时，不需要手工调整跨接线。 8）兼容性好，易于扩展）兼容性好，易于扩展l

11、PCI 总线标准对协议、时序、负载、电气特性和机械特性等都作了严格总线标准对协议、时序、负载、电气特性和机械特性等都作了严格的规定，这保证了它的可靠性和兼容性。的规定，这保证了它的可靠性和兼容性。lPCI 总线可与总线可与 ISA、VESA 等总线兼容。等总线兼容。1111CompactPCI 为什么使用不同的连接器为什么使用不同的连接器 ?l使用使用高密度、屏蔽型、针孔式高密度、屏蔽型、针孔式连接器连接器l高密度引脚高密度引脚l坚固可靠坚固可靠l集成的屏蔽集成的屏蔽l匹配的阻抗特性匹配的阻抗特性 最大的益处：最大的益处：更多的插槽（更多的插槽（7个）！个）！J1J21212CompactPC

12、I 为什么使用欧规卡封装为什么使用欧规卡封装?l其出色的性能已被数十年的工业应用所证明其出色的性能已被数十年的工业应用所证明 (VME, VXI, )l已被接受为已被接受为 IEEE 1101 标准标准l已有大量实际可用的机械部件已有大量实际可用的机械部件l优良的散热特性优良的散热特性l模块化、坚固和紧凑模块化、坚固和紧凑1313PC Motherboard Controller + Backplane1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 PC motherboardwith four PCI slotsCompactPCIembeddedcontrollerCompactPCI8-s

13、lotbackplane1414PCI 和和 CompactPCI 扩展卡尺寸扩展卡尺寸PCIPXI/CompactPCIHalfsize3UFullsize6UUsers can redesign PCI boards to fit in PXI/CompactPCI with littleor no electrical changes1515PXI 融合已有的标准技术融合已有的标准技术busCompactPCICIPCICI1616开放的开放的 PXI 系统规范系统规范SoftwareElectricalMechanicalThe PXI system specification ext

14、ends CompactPCI for instrumentation.SSpecificationRevision 2.01717机械规范机械规范由由 CompactPCI 规范引入的规范引入的 Eurocard 坚固封装形式和高性能的坚固封装形式和高性能的 IEC 连接器被应用于连接器被应用于 PXI 所定义的机械规范，使所定义的机械规范，使 PXI 系统更适于在工业环系统更适于在工业环境下使用，而且更易于进行系统集成。境下使用，而且更易于进行系统集成。 IEC连接器连接器机械机械规范规范Eurocard环境测试环境测试 主动冷却主动冷却1818机械规范机械规范与与 CompactPCI

15、共享的共享的 PXI 机械特性机械特性l高性能高性能 IEC 连接器连接器p这种由这种由 IEC-1076 标准定义的高密度阻抗匹配连接器可以在各种条件下提供标准定义的高密度阻抗匹配连接器可以在各种条件下提供尽可能好的电气性能。尽可能好的电气性能。lEurocard 机械封装与模块尺寸机械封装与模块尺寸pPXI 和和 CompactPCI 两者都采用了两者都采用了ANSI310-C、IEC-297和和 IEEE1101.1 等等Eurocard 规范。这些规范支持小尺寸（规范。这些规范支持小尺寸（3U）和大尺寸（）和大尺寸（6U）。）。IEEE1101.10 和和 IEEEE1101.11 等

16、新规范增加的电磁兼容性、用户可以定等新规范增加的电磁兼容性、用户可以定义的关键机械要素、以及其它的封装均被移植到义的关键机械要素、以及其它的封装均被移植到 PXI 规范中。规范中。1919PXI 模块模块l3U: 100mm x 160mm VXIbus A Modulen模块后部有模块后部有2个连接器个连接器 J1 和和 J2 (22x5 = 110 Pins)l6U: 233.35mm x 160mm VXIbus B Modulen除了具有除了具有 J1 和和 J2 连接器外，还提供实现连接器外，还提供实现 PXI 性能扩展的性能扩展的 J3 和和 J4连接器连接器l连接器连接器nJ1:

17、 提供提供32位位 PCI 局部总线定义的信号线局部总线定义的信号线nJ2: 提供用于提供用于64位位 PCI 传输和传输和实现实现 PXI 电气特性电气特性的信号线的信号线2020PXI/CompactPCI Form FactorslAll 3U cards work in 6U systems64-bit PCI andPXI Features3UPXI/CPCIJ1J232-bit PCI6UPXI/CPCIJ5J4J3J2J164-bit PCI andPXI Features32-bit PCIPXI ReservedPXI ReservedPXI Reserved6U Adapt

18、er Panel2121机械扩展机械扩展PXI 提高了系统的可靠性和互操作性，因为：提高了系统的可靠性和互操作性，因为：l强制的主动冷却强制的主动冷却l要求给出每个模块温度的实测值和额定值要求给出每个模块温度的实测值和额定值l定义了针对定义了针对 EMC、冲击、振动、湿度等的系统级环境要求、冲击、振动、湿度等的系统级环境要求l定义了嵌入式控制器的位置定义了嵌入式控制器的位置2222机械规范机械规范l机箱与系统槽机箱与系统槽pPXI 机箱中的系统槽必须位于最左端，而且主控机只能向左扩展以避免占用机箱中的系统槽必须位于最左端，而且主控机只能向左扩展以避免占用仪器模块插槽。控制器扩展槽没有连接器与背

19、板相连，不能用于插接外围扩仪器模块插槽。控制器扩展槽没有连接器与背板相连，不能用于插接外围扩展模块。展模块。lPXI 徽标和兼容标志徽标和兼容标志l环境测试环境测试pPXI 规范推荐所有环境测试按照规范推荐所有环境测试按照 IEC60068 规范描述的过程测量湿度、振动规范描述的过程测量湿度、振动和冲击，并随产品一起提供给用户。和冲击，并随产品一起提供给用户。l冷却规范冷却规范pPXI 规定模块所要求的强制冷却气流流向必须由模块底部向顶部流动。制造规定模块所要求的强制冷却气流流向必须由模块底部向顶部流动。制造商应在模块的技术文档中写明在常规运行条件下模块的标称功率。商应在模块的技术文档中写明在

20、常规运行条件下模块的标称功率。2323机械规范机械规范l机箱与模块的接地和机箱与模块的接地和EMIpPXI 机箱应留有能实现机箱地与大地直接相接的端子，推荐使用机箱应留有能实现机箱地与大地直接相接的端子，推荐使用 PICMG2.0 R3.0 规范中描述的连接器。规范中描述的连接器。l其它规范其它规范p为保证为保证 PXI 系统和模块性能一致性和全球范围内的可用性，要求制造商按系统和模块性能一致性和全球范围内的可用性，要求制造商按照照 IEC61326-1 标准和标准和 IEC1010-1 标准对产品完成标准对产品完成 EMC 和电气安全测试等。和电气安全测试等。 PXI 维护了与标准维护了与标

21、准 CompactPCI 产品的互操作性。产品的互操作性。2424电气规范电气规范lPXI 电气规范描述了电气规范描述了 PXI 系统中各种信号的特征及实现要求，规定系统中各种信号的特征及实现要求，规定了了 PXI 连接器的引脚定义、电源规范和连接器的引脚定义、电源规范和6U尺寸系统的实现规范等。尺寸系统的实现规范等。l由于由于 PXI 规范是以规范是以 PCI 总线规范为基础的，总线规范为基础的，PXI 总线保留了总线保留了 PCI 总总线的优越性能：线的优越性能：n33/66Hz时钟时钟n32位和位和64位数据传输位数据传输n132MB/s-528MB/s 的峰值数据传输率的峰值数据传输率

22、n可通过可通过 PCI-PCI 桥实现系统扩展桥实现系统扩展n可升级为可升级为3.3V系统系统n支持即插即用等支持即插即用等2525电气规范电气规范lP1/J1连接器信号连接器信号pPXI P1/J1连接器上的所有信号均应符合连接器上的所有信号均应符合 PICMG 2.0 规范的要求。规范的要求。lP2/J2连接器信号连接器信号p在在 CompactPCI 64位规范的基础上，将那些位规范的基础上，将那些 CompactPCI 规范保留或没规范保留或没有定义的一些引脚进行重新定义。有定义的一些引脚进行重新定义。nCompactPCI 64位规范中定义的连接器信号位规范中定义的连接器信号n本地总

23、线本地总线n参考时钟参考时钟n触发总线触发总线n星形触发星形触发n保留的信号线：保留的信号线：PXI_BRSV (2)2626本地总线本地总线l外围模块（外围模块（2 8 槽）：本地总线左右两侧各有槽）：本地总线左右两侧各有13条信号线条信号线nPXI_LBR0:12，PXI_LBL0:12n最左侧外围模块插槽（最左侧外围模块插槽（2# 槽）的左侧本地总线被用于星形触发总线槽）的左侧本地总线被用于星形触发总线n系统控制器也不使用本地总线，而将这些引脚用于实现系统控制器也不使用本地总线，而将这些引脚用于实现 PCI 仲裁和时钟仲裁和时钟功能功能l用户可自行定义它们的功能：用户可自行定义它们的功能

24、：n传输高速传输高速 TTL 信号信号n模拟信号模拟信号 (+/-42V, 200mA DC)l本地总线的配置或键控由机箱的初始化文件本地总线的配置或键控由机箱的初始化文件 chassis.ini 来定义，这来定义，这种软件键控方法比种软件键控方法比 VXI 总线的硬件键控方法具有更大的灵活性。总线的硬件键控方法具有更大的灵活性。2727参考时钟参考时钟 PXI_CLK10l由由 PXI 背板背板为每个扩展插槽单独提供为每个扩展插槽单独提供 10MHz TTL 参考时钟参考时钟l输入至每个外围插槽的参考时钟都由一个独立的、源阻抗与背板匹输入至每个外围插槽的参考时钟都由一个独立的、源阻抗与背板匹

25、配的缓冲放大器进行驱动，参考时钟在不同插槽间引入的信号畸变配的缓冲放大器进行驱动，参考时钟在不同插槽间引入的信号畸变应小于应小于 1 ns。l主要用途：主要用途：n测控系统中多个仪器模块之间的同步测控系统中多个仪器模块之间的同步n实现各种触发协议时的标准时钟（信号畸变实现各种触发协议时的标准时钟（信号畸变 1ns）2828触发总线触发总线 PXI_TRIGlPXI 有有8条总线型触发信号线：条总线型触发信号线：PXI_TRIG0:7lPXI 规范定了两种触发协议：规范定了两种触发协议：nPXI 异步触发协议：单线广播触发方式异步触发协议：单线广播触发方式nPXI 同步触发协议：以同步触发协议：

26、以 PXI_CLK10 为参考时钟的触发方式。为参考时钟的触发方式。PXI_TRIG 线由一个线由一个 PXI 模块驱动，另一个模块在模块驱动，另一个模块在 PXI_CLK10 的上升沿做出同步的上升沿做出同步响应。响应。2929星形触发星形触发 PXI_STARlPXI 星形触发信号线提供更高性能的同步功能：星形触发信号线提供更高性能的同步功能：PXI_STAR0:12l星形触发控制器安装在第一个外围模块插槽（星形触发控制器安装在第一个外围模块插槽（2#槽），使用插槽左槽），使用插槽左侧的侧的13条本地总线引脚，实现与各外围模块星形触发信号线条本地总线引脚，实现与各外围模块星形触发信号线 P

27、XI_STAR 连接。连接。lPXI 规范规定：规范规定：n一个一个 PXI 机箱只能有一个星形触发槽（机箱只能有一个星形触发槽（2#槽）；槽）；n星形触发线的特征阻抗为星形触发线的特征阻抗为 65 10%；n不同插槽间星形触发信号的传输延迟不能大于不同插槽间星形触发信号的传输延迟不能大于 1ns；n星形触发槽至各外围扩展槽间星形触发信号的传输延迟不能大于星形触发槽至各外围扩展槽间星形触发信号的传输延迟不能大于 5ns；n适用于适用于 PXI 触发总线的触发协议同样适用于星形触发线触发总线的触发协议同样适用于星形触发线。3030电气规范电气规范l6U系统的实现系统的实现pPXI 规范要求，规范

28、要求，6U 外围模块只实现外围模块只实现 J1 和和 J2 连接器上的功能，不应使用连接器上的功能，不应使用 J3 和和 J4 连接器，而留待连接器，而留待 PXI 规范的未来版本使用。规范的未来版本使用。l使用使用PCI-PCI桥连接器实现系统扩展（桥连接器实现系统扩展（p.224）p使用使用 PCI-PCI 桥接器能够增加总线段的数目，为系统扩展更多的插槽桥接器能够增加总线段的数目，为系统扩展更多的插槽1段段 7个可用扩展槽个可用扩展槽2段段 13个可用扩展槽（个可用扩展槽（1对对 PCI-PCI 桥接器，占用桥接器，占用2个扩展槽）个扩展槽）3段段 19个可用扩展槽（个可用扩展槽（2对对

29、 PCI-PCI 桥接器，占用桥接器，占用4个扩展槽）个扩展槽）3131机箱电源规范机箱电源规范 电源类型（电源类型（4种）：种）：l+5V 主电源主电源l+12V / -12V 模拟电路电源模拟电路电源l+3.3V 数字电路电源数字电路电源3232电气扩展电气扩展Trigger busSystemcontrollerStar triggercontrollerPeripheralPeripheralPeripheral10 MHzCLK132 MB/s, 33 MHz, 32-bit computer busStar triggerLocal busPXI 扩展的定时和触发信号线提高了仪器系

30、统的性能扩展的定时和触发信号线提高了仪器系统的性能3333电气扩展电气扩展3434PXI Leverages VXI FeaturesLocal BusTriggersClock Star BusVXI12 lines8 TTL, 2 ECL10 MHz ECLD-size onlyPXI13 lines8 TTL10 MHz TTL1 per slotTiming and triggering extensions in PXI and VXI3535触发总线同步仪器模块触发总线同步仪器模块PXI-6070ENI 5102PXI-6533Start scanRTSI oscillatorMu

31、ltifunction I/OOscilloscopeDigital I/OPXI trigger bus3636软件规范软件规范p系统软件框架：系统软件框架：PXI 控制器控制器必须必须支持标准的软件框架支持标准的软件框架 n系统控制器必须支持的操作系统系统控制器必须支持的操作系统l4 种系统软件架构：种系统软件架构： Windows 95 / 98 / NT / 2000p规定所有外围模块都应提供驱动程序：规定所有外围模块都应提供驱动程序：n每个外围模块均必须提供一个每个外围模块均必须提供一个 WIN32 的设备驱动程序的设备驱动程序lPXI 仪器模块支持仪器模块支持 VXIPlug&am

32、p;Play 系统联盟定义的系统联盟定义的 VISA 规范；规范；l提供提供 LabVIEW、LabWindows/CVI、Visual Basic、Visual C/C+、Turbo C/C+ 等多种开发环境下的应用软件开发接口（等多种开发环境下的应用软件开发接口（API）。）。3737软件规范软件规范l对已有仪器标准的支持对已有仪器标准的支持n所有所有 PXI 系统控制器模块都应配置系统控制器模块都应配置 VISA 软件，作为系统配置、槽位识软件，作为系统配置、槽位识别、触发总线和星形触发线访问等功能实现时的软件接口；别、触发总线和星形触发线访问等功能实现时的软件接口；n推荐仪器类推荐仪器

33、类 PXI 模块提供符合模块提供符合 VPP 规范（规范（VPP-3.x 和和 VPP-7）的仪器）的仪器驱动器和软面板程序，为用户提供熟悉的软件开发环境。驱动器和软面板程序，为用户提供熟悉的软件开发环境。l系统实现问题系统实现问题n规定了规定了 .ini 文件的格式文件的格式n提供提供 PXI 系统的初始化文件（系统的初始化文件（pxisys.ini）：）：描述描述PXI系统的配置状况，系统的配置状况，包括包括PXI机箱各扩展槽的能力和已安装外围模块的物理位置信息等，通机箱各扩展槽的能力和已安装外围模块的物理位置信息等，通常有外围模块驱动器软件使用。常有外围模块驱动器软件使用。n提供提供 P

34、XI 机箱初始化文件（机箱初始化文件（chassis.ini）：）：描述描述PXI机箱的功能。机箱的功能。3838PXI 与与 PC 的软件是完全相同的的软件是完全相同的lPC 操作系统和应用软件无需修改，就可以运行在操作系统和应用软件无需修改，就可以运行在 PXI 系统上；系统上；lPC 配置工件将配置工件将 PXI 模块识别为模块识别为 PCI 器件。器件。“We ported from a desktop PC to PXI without changing any code” Len Burczyk, Los Alamos National Laboratories3939PXI 架构

35、总结架构总结CompactPCI部件部件系统系统PXI 是基于是基于 CompactPCI 定义的一种完整的测量和自动定义的一种完整的测量和自动化系统架构化系统架构4040The CompactPCI Specification BodylCharter of this group is to- Promote PXI- Ensure interoperability- Control the PXI specificationlFocus is on user success in measurement and automationlMore than 50 company members

36、 Systems Systems AllianceAllianceThe PXI Specification B4242PXI 系统联盟成员系统联盟成员GenRadGespacGoepel ElectronicGDE Systems (Marconi)GTE-ERSInnovative IntegrationKineticSystemsLeCroyMAC PanelMEN Mikro ElektronikTalon InstrumentsAcqiris Advanced Power DesignsAdvanced Test MethodsAlphi Techno

37、logyAMPAnalogicASCORARVOO EngineeringATEMEA&T Engineering Tech. Ctr.B&B TechnologiesBittWare Research SystemsBode EnterprisesBRIMEC&H TechnologiesCHROMA ATEData PatternsDateppliDatumDolch Computer SystemsNational InstrumentsPickering InterfacesPX Instrument Tech.Racal InstrumentsRohde an

38、d SchwarzQuantum ControlsSBS GreenSpringShaanxi HiTech SRCTestWareTracewell SystemsTTI TestronVero Electronics (APW)Virginia Panel Corp.ZYNXSchroffMarek MicroERNIBallard Technology4343PXI 仪器系统的应用仪器系统的应用l测试与测量测试与测量l工业自动化工业自动化p机器工况监测与控制、机器视觉与产品检验、过程监测与控制、运机器工况监测与控制、机器视觉与产品检验、过程监测与控制、运动控制、离散控制、产品批量检测和测

39、试等。动控制、离散控制、产品批量检测和测试等。l数据采集数据采集l科学实验科学实验l4444PXI 系统构建系统构建p选择操作系统和应用开发软件选择操作系统和应用开发软件p选择选择 PXI 机箱机箱p选择选择 PXI 控制器控制器p选择选择 PXI 仪器模块仪器模块p选择附件选择附件45451 选择应用软件环境选择应用软件环境l 选择选择 Windows 操作系统操作系统l 选择一种标准的应用程序编程接口选择一种标准的应用程序编程接口 Graphical programming LabVIEWText-based programming Measurement StudioReal-time

40、program development LabVIEW RT46462 选择选择 PXI 机箱机箱l选择足够的插槽，留有扩展余地选择足够的插槽，留有扩展余地n通常为通常为4槽、槽、6槽、槽、8槽、槽、14槽或槽或18槽的槽的3U或或6U机箱机箱n使用使用 MXI-4 连接多个机箱连接多个机箱l考虑应用需求考虑应用需求n便携式、桌面式、机架式便携式、桌面式、机架式l集成的信号调理机箱集成的信号调理机箱 (SCXI)n组合组合 PXI 和和 SCXI4747灵活的安装方式灵活的安装方式主要应用领域：主要应用领域：l测试和测量测试和测量 l数据采集数据采集l工业自动化工业自动化48483 选择控制器

41、选择控制器l嵌入式控制器嵌入式控制器n最紧凑的方案最紧凑的方案n模块化模块化 = 易于维护易于维护n先进的先进的 Intel CPUnWindows or LabVIEW RT (实时操作系统实时操作系统)l外置式外置式 MXI-4 控制器控制器n低成本低成本n远程控制远程控制 n完全透明完全透明4949多系统扩展接口多系统扩展接口MXI-4SerialI/FMXI-4High speed serial link1.5 GHzPrimarySecondaryPCI to PCI Bridge软件是透明的软件是透明的!SerialI/FPCICompactPCIPCI 1PCI 0MXI-4 体

42、系结构体系结构5050MXI-4l为为 PXI/CompactPCI 系统提供更多的扩展槽系统提供更多的扩展槽l高性能的串行连接高性能的串行连接lMXI-4：为：为PC机和机和PXI系统间提供一个系统间提供一个78 MB/s的桥接的桥接 lMXI-Express：为：为PC机和机和PXI系统间提供一个系统间提供一个110MB/s的桥接的桥接l易于系统集成易于系统集成 软件透明软件透明 l短距离（短距离（10米，铜电缆）或长距离（米，铜电缆）或长距离（200米，光纤）连接米，光纤）连接l低成本低成本Control PanelFlowPressure Alarm ConditionsSTOPTem

43、peraturePCI/PCIe to PXI/CPCIPXI/CPCI to PXI/CPCI5151InterfacesGPIB SCSI and EthernetPCMCIACAN and DeviceNETRS-232RS-485DAQ and controlRT seriesMultifunction I/ODigital I/OAnalog outputImage acquisitionMotion controlCounter/timersInstrumentsOscilloscopesDigital multimetersArbitrary waveform generator

44、sTemperature metersSwitch multiplexers Serial data analyzersMXI-2 kits for VXI/VME4 选择仪器模块选择仪器模块Choose from morethan 50 NI modules:52525 选择附件选择附件l连接方案连接方案n电缆电缆n端子排端子排n直接的前面板连接直接的前面板连接n第三方接收器第三方接收器l信号调理信号调理n基于机箱方式的基于机箱方式的 SCXIn外部扩展的外部扩展的l安装工具安装工具5353PXI 仪器系统特点仪器系统特点lPXI 提供了更高的总线吞吐量提供了更高的总线吞吐量 p每个应用都有

45、其独特需求，然而，对于所有应用每个应用都有其独特需求，然而，对于所有应用带宽带宽和和时延时延始终是一个平台的两大重要特性。始终是一个平台的两大重要特性。n时延相对单点操作较为重要，如数字万用表时延相对单点操作较为重要，如数字万用表/开关扫描，开关扫描，n带宽则对于数据流应用较为重要，如波形激励带宽则对于数据流应用较为重要，如波形激励/响应。响应。nPXI为广泛的应用提供兼具高带宽和低时延的高速通信。为广泛的应用提供兼具高带宽和低时延的高速通信。 5454PXI 仪器系统特点仪器系统特点l定时和同步定时和同步lPXI 提供了满足高级应用所需的定时与同步特性。提供了满足高级应用所需的定时与同步特性

46、。 n100 MHz 差分系统参考时钟差分系统参考时钟 n10 MHz 参考时钟信号参考时钟信号 n带有长度匹配的星型触发总线可以最小化模块间的时延和偏移带有长度匹配的星型触发总线可以最小化模块间的时延和偏移 n收发高速定时和触发信号的触发总线收发高速定时和触发信号的触发总线 n用于多机箱同步的差分信号用于多机箱同步的差分信号 5555PXI 仪器系统特点仪器系统特点l定时和同步定时和同步pPXI Express的定时与触发总线扩展了的定时与触发总线扩展了PXI总线的定时与触发总线功能，并总线的定时与触发总线功能，并在背板中增加了差分系统时钟、差分信号传输和差分星形触发总线在背板中增加了差分系

47、统时钟、差分信号传输和差分星形触发总线5656PXI 仪器系统特点仪器系统特点l系统可靠性系统可靠性 pPXI规范定义了确保规范定义了确保PXI系统胜任恶劣环境工作的要求。系统胜任恶劣环境工作的要求。n高性能的高性能的IEC连接器和稳固的欧规卡封装系统。连接器和稳固的欧规卡封装系统。n定义了保证工业环境中正常操作所需的特殊的冷却和环境要求。定义了保证工业环境中正常操作所需的特殊的冷却和环境要求。n模块化方便了对模块化方便了对PXI系统的配置和修复，具有极低的平均修复时间系统的配置和修复，具有极低的平均修复时间（MTTR）。因为）。因为PXI是模块化的，您可以单独升级某一个模块和是模块化的，您可

48、以单独升级某一个模块和组件，而不必替换整个系统。组件，而不必替换整个系统。 5757PXI 仪器系统特点仪器系统特点l更低的系统成本更低的系统成本p由于由于 PXI 以以 PC 技术为基础，因此，技术为基础，因此，PXI 可提供：可提供：n低成本的组件：以合理的价格提供高精度的测量、同步和定时低成本的组件：以合理的价格提供高精度的测量、同步和定时特性。特性。n熟悉的软件和系统的复用：可以在办公室和生产车间使用同样熟悉的软件和系统的复用：可以在办公室和生产车间使用同样的的OS和应用软件，如和应用软件，如MS Excel和和Word。对于软件的熟悉，免。对于软件的熟悉，免除了培训的成本和每次部署新

49、系统时重新培训人员的必要。除了培训的成本和每次部署新系统时重新培训人员的必要。5858总结总结lPXI 将测试技术与主流计算机技术融合，是一个将将测试技术与主流计算机技术融合，是一个将 CompactPCI扩展到测量和自动化领域的完整系统规范扩展到测量和自动化领域的完整系统规范p基于基于 CompactPCI 工业总线发展起来的工业总线发展起来的PXI系统可以从众多可供利用的系统可以从众多可供利用的软、硬件中获益，如运行在软、硬件中获益，如运行在PXI系统上的应用软件和操作系统就是最终系统上的应用软件和操作系统就是最终用户在通用用户在通用PCI计算机上所使用的软件。计算机上所使用的软件。l高性

50、能、高可靠性、标准化高性能、高可靠性、标准化pPXI 通过增加坚固的工业封装、更多的仪器模块扩展槽以及高级触发、通过增加坚固的工业封装、更多的仪器模块扩展槽以及高级触发、定时和边带通讯能力更好的满足了测量和自动化领域的需要。定时和边带通讯能力更好的满足了测量和自动化领域的需要。lPXI 和和 CompactPCI 是被众多制造商支持的开放标准是被众多制造商支持的开放标准l今天已有上千种产品可用于构建今天已有上千种产品可用于构建 PXI/CompactPCI 系统系统59Overview of VXI & PXIWhich Should I Choose?6060VXI = VME eX

51、tensions for InstrumentationpExtensionsnLarger Spacing (0.8” VME vs 1.2” VXI)nShielding nCooling SpecifiednTrigger LinesnMore Power Railsn10MHz ClocknLocal Bus6161PXI = PCI eXtensions for InstrumentationpExtensionsnSame Spacing 0.8” CPCInNO Shielding specified (optional)nCooling Specified nTrigger L

52、inesnLocal BusnMore Powern10MHz Clock6262VXIp20 Year Old Established StandardnIntroduced in mid-1987n80 Vendors Worldwiden1400 ProductspAgilent Technologies Largest Supplier，VXI Technology 是目是目前最大的前最大的VXI系统供应商系统供应商 p主要应用主要应用n军事军事/航空航空/航天航天n制造过程自动测试系统制造过程自动测试系统 Manufacturing Test ATEn高密度、高性能数据采集系统高密度、高性能数据采集系统 High-Density, High-Performance DAQ6363VXIbus Standard - DetailspEurocard Std. Module SizesA-size10 x 16 cmB-size23 x 16 cmC-size 23 x 34 cmD-size 36 x 34 cmMost Popular - 90%2nd Most Popular -10%“3U”Or “6U”6U x 2 deep9U6464PXIp10 Years OldnIntrod