chap7-7-虚拟仪器系统集成的总线技术-虚拟仪器设计-教学课件

7虚拟仪器系统集成的总线技术

7.1总线的概述7.2GPIB总线7.3VXI总线7.4PXI总线7.5网络化总线技术7虚拟仪器系统集成的总线技术7.1总线的概述7.1总线的概述总线的定义和分类1．总线的定义

总线是连接有若干设备并进行信号传送的一条信号线或一组信号线，或者说，总路线是实现将信号从一个源或多个源传送至一个目的地或多个目的地的一条或多条导线。

总线就是一种符合某些标准的通信连接线路及其接口的总称。“公用”和“标准”是总线的两大特点。

7.1总线的概述总线的定义和分类2．总线的分类常见的分类法及类型如下：·按其传送数据的方式分，可分为串行总线和并行总线；·按应用层次分，可分为片内总线、片间（板内）总线、内部（模板、机箱）总线、外部（设备互连）总线、现场总线及网络总线等；·按总线的作用域分，可分为全局总线和本地总线（LocalBus）；·按标准化程度分，可分为标准总线和非标准化（专用）总线；·按总线传送的信息种类分，可分为地址总线、数据总线、控制总线、电源总线、模拟信号总线及标准信号总线等。·按用途分，可分为计算机总线、测控总线和外设总线2．总线的分类1）内部总线和外部总线(1)片内总线每片比较复杂的集成电路芯片内部都含有数万个元部件，这些元部件采用总线结构互连在一起，这一级的总线由于在芯片内被称为片内总线。(2)片间总线片间总路线是指在模板上的各芯片之间的连接总线，用于芯片一级的互连。（3）内总线（模块总线）内总线又称为模块总线，指模块式仪器机箱内的底板总线，用来实现系统机箱中各种功能模块之间的互连，并构成测控系统。（4）外总线计算机与外围设备之间，计算机与控制设备之间，计算机与可程控仪器之间，计算机与机箱及功能组件之间，计算机与计算机之间的相互关系，从物理形体上看，它们属于不同的物理形体。1）内部总线和外部总线2）并行总线与串行总线（1）并行传送方式在数据传输时，如果一个数据编码字符的所有各位都并排传输，同时发送，又同时被接收，则将这种传送方式称为并行传送方式。2）串行传送方式在数据传输时，如果一个数据编码字符的各位不是同时发送，而是按一定顺序，一位接着一位在信道中被发送与接收，则称之为串行传送方式。2）并行总线与串行总线总线标准与标准总线1．总线标准为了充分发挥总线的作用，每个总线标准都必须具有具体和明确的规范说明，通常包括如下几个方面的技术规范或特性。（1）机械特性（2）电气特性（3）功能特性（4）过程特性总线标准与标准总线2．标准总线1）标准总线的产生标准总线的产生通常有以下两中途径：①某计算机制造厂家（或公司）在研制本公司的微机系统时所采用的一种总线，由于其性能优越，得到用户普遍接受，逐渐形成一种被业界广泛支持和承认的事实上的总线标准。②在国际标准组织或机构主持下开发和制定的总线标准，公布后由厂家和用户使用。2）采用标准总线的优点①具有开放性，简化系统设计；简化系统结构，提高系统可靠性；②具有互换性，便于系统的扩展和更新；能得到多家厂商的支持，便于生产和维修，经济性好。2．标准总线测控总线1．测控总线的类型1）测控机箱底板总线（内总线）测控机箱底板总线是指组成测控系统各种机箱的底板总线。2）测控机箱与计算机互连总线（外总线）测控机箱与计算机互连总线是指连接测控机箱（或机柜）和计算机的总线，这些测控机箱（或机柜）是独立于计算机的，互连总线的连接组成计算机控制的测控系统或测控网络。测控总线（1）串行总线串行总线通常是指按位串行传送数据的通路。（2）并行总线并行传输优于串行传输的主要特征在于它为CPU与外部设备之间的信息传输提供了类似于访问存储器的工作方式，通过并行输入/输出端口与外部设备进行信息交换，具有较高的速率和简单的协议。3）现场总线所谓现场总线，是指计算机网络与生产过程专用网络或工业控制网络，以及与生产现场基层的自动化设备之间传送信息的公共通路（1）串行总线测控总线的发展趋势为：①在机箱底板总线中，VXI总线CompactPCI和PXI总线代表着这类总线当前的水平，相应产品正在迅速发展之中；②在互连总线中，低速系统中GPIB总线使用的时间很长了，MXI总线将作为VXI机箱与计算机的标准总线；串行总线，如USB总线、IEEE1394总线等，在传输速率上取得了重要突破，且价格便宜，有可能逐步代替现有的其他并行或串行互连总线，并成为测量和仪器网络总线之一。③观场总线将进一步融合网络新技术，朝着开放统一的方向发展。测控总线的发展趋势为：2．测控总线的性能指标（1）总线宽度总线宽度主要是指数据总线的宽度，以位（bit）为单位。（2）寻址能力寻址能力主要是指地址总线的位数及所能直接寻址的存储器空间的大小。（3）总线频率总线周期是微处理器完成一步完整操作的最小时间单位。（4）数据传输率总线的数据传输率（也称为总线带宽）是指在某种数据传输方式下，总线所能达到的数据传输速率，即每秒传送的字节数，单位为MB/s2．测控总线的性能指标（5）总线的定时协议①同步总线定时②异步总线定时③半同步总线定时（6）热插拔测控总线的热插拔即允许带电拔插工作中的基于该测控总线的板卡，要求带电插拔板卡而不影响系统运行，以便维修故障板卡或重新配置系统。（7）即插即用即插即用（PlugandPlay，简称PnP）是指计算机系统所拥有的自动配置扩展板卡及其他设备的能力。（8）负载能力负载能力是指总线上所有能挂接的器件个数。（5）总线的定时协议7.2GPIB总线GPIB总线概述1．GPIB总线的发展历程GPIB（GeneralPurposeInterfaceBus）源于惠普公司于1965年提出的HP-IB总线2．GPIB系统的连接方式（1）级联方式只需要一台计算机，计算机和测控设备及测控设备之间都通过GPIB标准电缆连接。（2）组网连接方式每台测试仪器各由一台计算机控制，所有的计算机组网，由一台主控计算机控制各采集计算机进行数据采集7.2GPIB总线GPIB总线概述GPIB总线的主要特征1．总线型连接方式测试系统内计算机和所有仪器均通过一组标准并行外总线相互连接，配有标准接口的仪器可以方便地接入系统，仪器数量的增减不影响其他仪器的连接。2．总线构成IEEE488总线包括16条信号线，其中8条数据线，5条接口管理线和3条挂钩线。总线采用24脚插头座。3．器件容量包括计算机在内，系统内可连接的设备数目最多15个，这主要受目前TTL接口驱动器最大驱动电流的影响。GPIB总线的主要特征4．地址容量系统中每一个仪器都设置有一个地址，IEEE488规定采用5bit来编地址，得到25=32个地址。5．数据传输方式IEEE488总线是一种异步双向型总线，按照位并行和字节串行方式传输数据，采用三线挂钩技术控制数据交换6．传输距离整个系统的连接电缆的最大长度为20m。7．接口功能仪器与接口系统之间的每一种交互作用称为一种接口功能chap7-7--虚拟仪器系统集成的总线技术--虚拟仪器设计-教学课件8．工作方式3种工作方式为：“听者”功能,“讲者”功能,“控者”方式。9．通信的控制与管理采用主从方式，由控者任命讲者与听者，由控者处理服务（中断）请求。10．控制转移与听讲变换系统中有一个系统控者，任何一段时间还要有一个责任控者。11．GPIB的可扩展性控者可以使设备处于远地方式或本地方式。8．工作方式GPIB接口功能1．讲功能（T功能）讲功能是指通过接口总线向别的设备发送信息的功能。2．听功能（L功能）听功能是指通过总线接收其他设备送来的信息的功能。3．控功能（C功能）控功能是指管理系统通信的功能。4．源握手功能（SH功能）源握手功能实质是一种配合控者功能和讲者功能同步地完成发送接口信息和设备信息的功能。5．听者握手功能（AH功能）听者握手功能是一种配合听者功能可靠地接收设备信息和接口信息的功能。GPIB接口功能6．服务请求功能（SR功能）该功能使设备能在出现溢出、过载、超量程、精度低、失锁、错码等情况时及时地向控者发出服务请求。7．并行查询功能（PP功能）当控者接到服务请求后，就要对诸设备逐个查询，以便确定是哪一台设备提出了服务请求，此操作过程称为串行查询。8．远控/本地功能（R/L功能）当设备的工作受设备自身面板上的开关、旋钮等控制时称为“本地控制”，而通过总线受控于系统控者时，则称为“远地控制”。9．设备清除功能（DC功能）本功能使设备在接收到控者发来的清除命令后，返回到预定的初始状态。10．设备触发功能（DT功能）6．服务请求功能（SR功能）

GPIB接口总线组成1．GPIB系统构成GPIB接口总线组成2．GPIB接口信号按GPIB信号线的作用可分为三组。（1）8根双向数据输入/输出总线输入/输出总线（DIO1~DIO8）用于进行双向、异步、互锁地传输地址信息和数据（8位）、命令（7位）。（2）3根通信联络线通信联络线用做通信双方数据传输过程中的应答信号线，它们分别是“数据有效DAV”，“未准备好接收数据NRFD”以及“数据未接收完毕NDAC”。（3）5根接口管理线5根接口管理线分别是“注意线ATN”，“接口清除线IFC”，“远控线REN”，“服务请求线SRQ”，“结束或识别线EOI”2．GPIB接口信号GPIB总线表符号方向名称内容DIOI~DIO8T→L数据输入/输出ATN=1地址或指令ATN=0数据或状态DAVT→L数据有效数据有效NRFDT←L未准备接收数据数据接收未准备好NDACT←L数据接收未完数据未接收完毕IFCC→D接口清除接口清除ATNC→D信息类别指明DIO线上是地址、指令或数据状态SRQC←D服务请求从听者发向控者的中断请求信号，各设备公用一根线RENC←D远程使能指定设备的控制为远程或本地，远程REN=1EOIT→L数据结束ATN=0表示数据结束，ATN=1并行查询时给出响应GPIB总线表符号方向名称内容DIOI~DI三线通信联络过程

三线通信联络（亦称握手）实际上就是利用DAV、NRFD、NDAC三根线的通信联络操作来保证信息在总线上准确可靠地传递。三线通信联络过程Labview中的GPIB子VIGPIB子模板GPIB子模板的调用路径是Functions>>InstrumentI/O>>GPIB，如图Labview中的GPIB子VIGPIB子VI应用举例【例7-1】GPIBWrite子VI调用。对指定的GPIB设备进行写操作，需要调用GPIBWrite子VI，如图所示。在上面的程序中，GPIBWrite子VI把“MEAS:VOLT:AC?”命令字符串（测量交流电压的程控仪器标准命令，SCPI）写入地址=2的GPIB设备中，其他参数采用默认值mode=0，timeoutms=25000。GPIB子VI应用举例在上面【例7-2】GPIBRead子VI调用。

对指定的GPIB设备进行读操作，需要调用GPIBRead子VI，如图所示。

在上面的程序中，GPIBRead子VI从地址=2的GPIB设备中读取20个字节的数据，其他参数采用默认值mode=0，timeoutms=25000。本例中，如果读够了20个字节，或检测到EOI，或者超出25000ms时间，读取过程将结束。【例7-2】GPIBRead子VI调用。VXI总线VXI总线概述1．VXI总线产生的技术背景（1）技术发展的需要①个人仪器的发展，要求对仪器模块及其连接进行标准化②对测控仪器模块及测控系统在小型化、便携性和连接可靠等方面的要求提高③对测控速度要求的不断提高（2）基于VME总线技术VME总线是构成VXI总线的基础，它是一种主要用于微型计算机和数字系统的总线标准，被IEEE和IEC分别定为IEEE1014标准和IEC821标准，在工业上已获得了广泛的应用。VXI总线2．VXI总线技术的发展概况VXI总线标准的发展史版本0.01.01.4IEEE1155日期1987-7-91987-8-241987-10-71988-6-211989-7-141992-4-211993-9-202．VXI总线技术的发展概况VXI总线标准的发展史版本0.0VXI总线的结构1．VXI总线的物理结构从物理结构看，一个VXI总线系统由一个能为嵌入模块提供安装环境与背板连接的主机箱组成VXI总线的结构2．VXI总线的电气结构VXI总线的电气结构如图2．VXI总线的电气结构

VXI总线按逻辑功能可把VXI总线分为8组总线，如表所示。其中全局总线是可访问的，所有VXI总线模块共享全局总线；单一总线以一对一方式从0槽到其他模块；专用总线为相邻模块的局部总线（本地总线）。总线类型VME总线全局总线触发总线全局总线模拟相加总线全局总线电源分配总线全局总线时钟和同步总线单一总线星状总线单一总线模块识别总线单一总线局部总线（本地总线）专用总线VXI总线按逻辑功能可把VXI总线分为8组（1）VME总线VME计算机总线即IEEE-STD-1014标准和ICE821标准。VME计算机总线由数据传输总线、仲裁总线、优先级中断总线和公用总线4组总线组成。（2）触发线触发线分为TTL和ECL触发线：TTL触发线是用于模块间通信的、集电极开路的TTL信号线。两条ECL线是用做模块间的定时源的。（3）模块识别总线模块识别总线MODID线用于识别逻辑设备物理位置或槽号。（1）VME总线（4）模拟相加总线模块相加总线是VXI总线系统背板上的一条模拟相加结点。（5）局部总线局部总线是用于VXI总线系统的两个相邻模块通信的总线。3．电磁兼容和噪声

作为最基本的电磁兼容性要求，在VXI总线系统中加入一个新的模块不得影响其他模块的性能。VXI总线也包括了对传导辐射及其敏感度要求的描述与限制，以防止电源噪声影响模块性能。（4）模拟相加总线VXI总线系统控制方案1．0槽与资源管理器VXI机箱最左边的插槽包括背板时钟、配置信号、同步与触发信号等系统资源，因此，只能在该槽中插入具有VXI“0槽”功能的设备——0槽模块。2．控制方案（1）GPIB控制方案（2）嵌入式控制方案（3）MXI控制方案（4）IEEE1394配置方案VXI总线系统控制方案3．VXI总线器件的分类3．VXI总线器件的分类3．VXI总线器件的分类3．VXI总线器件的分类（1）寄存器基器件典型的以寄存器为主的器件是一种不带内含智能的单片模块，它能对底板进行寄存器读和写。这些模块诸如：开关、数字I/O插件、单片的ADC（模-数转换器）和DAC（数-模转换器）。（2）消息基器件消息基器件不仅有配置寄存器而且还有通信寄存器，它们通常是带有内含微处理器的智能器件，能够接收和执行ASCII指令。所有的消息基VXI总线器件，都必须能用VXI字串协议通过通信寄存器进行通信。（1）寄存器基器件4．字符串协议VXIBus字符串协议的功能非常像IEEE488协议，同一时刻在器件之间一位（Onebit）一位或一个字（Oneword）一个字地传递数据信息。这样，VXI消息基器件之间实际上在按照与IEEE488仪器非常类似的方式进行通信。VXI总线定义了三种形式的串行协议：字串行通信协议（16位）、长字串行通信协议（32位）和扩展长字串行通信协议（48位）。4．字符串协议5．VXI总线通信层次和命令者/从者层次器件自定义协议488.2语法器件自定义协议器件自定义协议488-VXI总线协议共享存储器协议字串行通信协议器件自定义协议通信寄存器配置寄存器5．VXI总线通信层次和命令者/从者层次器件自定义488.2VXIBus定义了一个命令者/从者通信协议（Commander/ServantHierarchies），便于用户利用VXI器件分层的概念建立一种分层体制，相互通信的器件双方一个为命令者，另一个为从者。6．中断与异步事件通过硬件中断或者直接向其命令者的硬件信号寄存器写特定信息，从者可以把异步状态和事件通知其命令者。无总线主控器的器件总是通过中断发送这些信息，而有总线主控器能力的器件既可以用中断方式，也可以用发送信号的方式与其命令者通信。VXIBus定义了一个命令者/从者通信协议（Labview中的VXI子VI1．VXI子模板VXI总线子模板包含了高低层VXI总线读写，字串口操作、中断操作、总线扩展等功能模块，其调用途径是Functions→ALLFunctions→InstrumentI/O→VXI，如图Labview中的VXI子VI2．对指定消息基VXI设备读写子VI介绍（1）WSrd.vi的介绍：（2）WSwrt.vi的介绍：2．对指定消息基VXI设备读写子VI介绍3．VXI子VI应用举例【例7-4】向指定的消息基VXI设备写入数据，并返回状态。程序示例如图所示：3．VXI子VI应用举例

该程序实现了与消息基VXI的通信，首先指定消息基VXI设备的逻辑地址，然后发送缓冲器内的数据，返回设备的响应。该程序实现了与消息基VXI的通信，首先指定消息基7.4PXI总线PXI总线概述

PXI（PCIeXtensionsforInstumentation.PCI面向仪器的扩展）是一种新的模块化仪器平台，PXI系统能够提供高性能的测量，可以充分享受开放式工业标准化PC技术所带来的低成本、简便易用、灵活及高性能等优点。PXI的核心技术是CompactPCI工业计算机体系结构、MicrosoftWindows软件及VXI总线的定时和触发功能7.4PXI总线PXI总线概述PXI总线规范规范名称版本日期PXI总线硬件规范2.22004.9.22PXI总线软件规范2.12003.2.4PXI-3VISA1.42003.9.25PXI-4模块说明1.02003.9.25PXI总线规范规范名称版本日期PXI总PXI的机械结构1．PXI系统结构和机械结构PXI的机械结构

PXI的机械结构与VXI相似，PXI规范定义了一个包括电源系统、冷却系统和安插模块槽位的一个标准机箱。PXI在机械结构方面与CPCI的要求基本上相同，采用Eurocard规范。PXI支持两种类型尺寸的模块：3U和6U。·3U尺寸的模块有两个连接器，J1用来连接32位的PCI信号，J2用来连接64位的PCI信号和PXI的新增信号。·6U尺寸的模块有5个连接器，除了J1和J2以外，J3、J4、J5的信号引脚用于将来的PXI扩展。PXI的机械结构与VXI相似，2．与CompactPCI共享的PXI机械特性PX总线提供了两条与CompactPCI标准兼容的途径。①高性能IEC连接器②Eurocard机械封装与模块尺寸2．与CompactPCI共享的PXI机械特性3．新增电气封装规范（1）系统槽定位PXI定义系统槽位于总线段的左端，这种定义是CPCI规范中允许配置的一种。（2）新增机械特性所有在PICMG2.0R2.1（CPCI规范）中定义的机械规范都适用于PXI系统，但是PXI包含了以下要求以简化系统的集成：·PXI规定模块所需求的强制冷却气流流向必须由模块底部向顶部流动；·PXI规范建议的环境测试包括对所有模块进行温度、湿度、振动和冲击试验；·PXI规范还规定了所有模块的工作温度和存储温度范围。3．新增电气封装规范（3）与CompactPCI的互操作性PXI的重要特性之一是维护了与标准CPCI产品的互操作性，PXI与CPCI的互操作性如图（3）与CompactPCI的互操作性PXI的电气结构PXI总线的电气特性

PXI的电气结构1．系统参考时钟PXI系统通过J2连接器实现了10MHz的系统参考时钟，这个参考时钟与PCI总线时钟相互独立，并通过背板连接到所有的外设仪器槽，可以用来实现不同仪器模块之间的严格同步。2．触发总线PXI将ECL参考时钟改为TTL参考时钟，而且只定义了8根TTL触发线，不再定义ECL逻辑信号。3．局部总线PXI局部总线是每个仪器模块插槽与左右临槽相连的链状总线。该局部总线具有13线的数据宽度，可用于在模块之间传递模拟信号，也可以进行高度边带通信而不影响PCI总线的带宽。1．系统参考时钟4．星状触发器星状触发器为用户提供了一种高性能的同步特性。触发器在系统的第一槽（系统槽右边）和其他外设仪器槽之间配置了专门的触发线，用户可以在第一槽安装星状触发控制器来实现外设模块之间精确的同步触发。5．PCI-PCI性能PXI系统具有多达8个扩展槽（1个系统槽和7个仪器模块槽），而绝大多数台式PCI系统仅有3个或4个PCI扩展槽，除了这点差别之外，PXI总线与台式PCI规范具有完相同的PCI性能。4．星状触发器PXI的软件结构1．通用软件要求PXI规范中定义的软件系统包括了WindowsNT和Win32，系统的控制器必须支持目前的操作系统和将来的升级，这种要求的好处在于在PXI系统中可以使用目前流行的软件开发工具，诸如VisualC++、BorlandC++、VisualBasic、LabVIEW及LabWindows/CVI等。2．虚拟仪器软件要求PXI系统要求通过VSIA软件标准来定位、控制GPIB、VXI、串行和PXI的仪器模块，这项要求为最终用户减少了在软件上的投资费用。PXI的软件结构3．其他软件要求

归纳起来，PXI用于测控、数据采集和工业控制的软件由4个主要部分组成：·系统管理软件；·应用程序；·仪器驱动程序；·I/O接口软件。3．其他软件要求4．PXI总线驱动程序开发（1）驱动程序设计Microsoft力推的最新的驱动模型是WDM（windowsdrivermodeule）分层模型，它适合于Windows2000和XP操作系统，支持即插即用，支持电源管理，是在NT驱动模型之上发展起来的主流驱动模型。①WDM驱动程序模型在WDM驱动程序模型中，每个硬件设备至少有2个驱动程序，它们是功能（function）驱动程序和总线（bus）驱动程序。4．PXI总线驱动程序开发②驱动程序结构WDM驱动程序采用分层的结构模型②驱动程序结构③设备驱动程序开发方法驱动程序开发一般有两种方法：一种是直接采用DDK（driverdevelopkit）编程，这种方法对硬件工程师而言难度较高，需要开发者对Windows内核编程有相当的了解。另一种是采用第三方提供的软件开发工具包，采用封装完毕的类库编程，大大降低了开发难度。④PXI总线设备驱动程序开发思想PXI总线设备驱动程序主要解决三方面的问题：硬件I/O访问、中断处理和DMA传输。③设备驱动程序开发方法中断处理：在PXI总线设备的硬件设计中通常有硬件中断，DriverStudio中有Kinterrupt类实现硬件中断的处理，其成员函数包括中断的初始化、将一个中断服务例程连接到一个硬件中断以及解除其连接等功能。

初始化Kinterrupt和KdeferredCal类对象。如下所示：Status=m_Irq.InitializeAndConnect（//初始化中断类对象pReListTranslated，LinkTo（Isr_Irq），//连接到中断服务程序This）；M_DpcFor_Irq.setup（LinkTo（DpcFor_Irq），This）；//延迟调用对象和程序连接中断处理：DMA数据传输DMA数据传输2．并行测控仪器总线性能分析（1）PCI/CompactPCI总线特性分析PCI是一种高性能局部总线，它构成微处理器与外设之间的高速通道。PCI支持多个外设，与CPU的时钟频率无关。PCI局部总线的特征体现在其高性能、可兼容性、处理器的独立性、成本有限性和将来支持性等方面。（2）PXI总线特性分析PXI定义为用于测试、测量与控制应用，是基于PC的一种小型模块化仪器平台。PXI利用CompactPCI规范，并建立在其基础上。2．并行测控仪器总线性能分析（3）VXI总线特性分析VXI总线促进了整个测试系统向开放式、集成化方向发展，推动了测试仪器标准化、模块化、通用化的进程，使系统资源，包括所有硬件与软件获得共享。同时也使新的测试系统的研制周期缩短、成本降低、风险减小。（4）PXI总线与VXI总线技术对比VXI和PXI之间的主要差别源于它们各自的底层总线结构不同。VXI基于VME总线，而PXI基于PCI总线，PCI总线多年来一直在台式PC中广泛应用。（3）VXI总线特性分析7.5网络化总线技术引言测试系统的分布式结构是随着计算机通信和网络技术的发展而提出的一种网络化的仪器系统。测试系统从集中到分散的网络测试技术与VXI、GPIB总线的自动测试技术一样，是测试领域观念上的一个大飞跃。测试系统网络化的思路，可把测试系统融合到计算机网络系统中去，构成信息采集、传输、处理和应用的综合信息网络，符合信息化发展的要求，是具有信息时代特点的新思路。测试工作将进入网上测试的新时代。7.5网络化总线技术测试系统的分布式体系结构1．网络化测试系统的组成特点（1）分散性（2）异构性（3）层次化（4）自治性（5）实时性应用的多样性决定了测试网络的多样性，就其组成节点类型可分为：传感器类、模块级类、仪器级类和系统级类（数据流类）。测试系统的分布式体系结构2．分布式网络化测试系统的构成原则——分层结构系统功能和通信协议采用分层设计和构建的方法，将使其实现的复杂性明显下降。两个仪器或测试系统无论有多大的不同，只要遵守开放系统互连的原则，就是有了互连互通的基础。这些原则是：（1）两个系统完成同样的通信功能集合。（2）它们的通信功能集合被划分为相同的层次，对等层提供相同的功能子集（实现这些功能的方法手段可以各不同）。（3）对等层必须采用共同通信协议，遵守共同的协议标准。2．分布式网络化测试系统的构成原则——分层结构网络体系结构及网络协议1．体系结构（1）OSI体系结构及协议国际标准化组织（InternationalStandardizationOrganization,ISO）制定的标准采用开放系统互连参数模型（OSI-RM）。OSI7层参考模型如下：网络体系结构及网络协议（2）TCP/IP体系结构及协议TCP/IP标准是世界上广泛使用的事实标准。TCP/IP体系共有4个层次（2）TCP/IP体系结构及协议2网络协议（1）TCP/IP协议TCP/IP协议目前是网络通信中广泛使用的一组协议。在Internet上必须依赖TCP/IP协议来管理Internet上流动的所有信息。（2）HTTP（HypertextTransportProtocol）协议HTTP协议规定：浏览器首先与WebServer建立连接，然后浏览器发送所需对象的通用资源标识，服务器返回对象并随即关闭TCP连接。2网络协议图显示了Web浏览器、Web服务器与底层的HTTP和TCP协议之间的关系。图显示了Web浏览器、Web服务器与底层的HTTP和TCP协网络型测试系统的组网模式1C/S模式C/S模式即客户端/服务器模式，是网络通信中常用的一种模型。采用C/S模式组建的网络化虚拟智能传感器系统的结构网络型测试系统的组网模式2B/S模式B/S模式即浏览器/服务器模式，是为了方便用户在Web下发布数据。采用B/S模式组建的网络化虚拟智能传感器系统的结构2B/S模式网络型测试系统的实现技术1．采用TCP/IP底层传输协议编程这里以LabVIEW为例，介绍TCP子模板中的子VI，在后面板程序框图中进入FunctionsAllFunctionscommunication选择TCP可以进入TCP子模板。在TCP子模板中有9个子VI，分别执行TCP连接的创建、关闭、读写等功能2．DataSocket技术DataSocket技术是NI公司提供的一个网络测控系统开发工具，借助它可以在不同的应用程序和数据源之间共享数据。这是一种基于COM技术对TCP/IP协议进行封装，易于通信网络进行高速传输的技术。网络型测试系统的实现技术DatSocket的体系结构DatSocket的体系结构（1）DataSocket管理器和服务器①DataSocket管理器双击cwdssmgr后出现DataSocketServerManager对话框，如图（1）DataSocket管理器和服务器②DataSocket服务器双击cwdss，出现DataSocketServer对话框，如图②DataSocket服务器（2）DataSocket子模板（2）DataSocket子模板（3）Datasocket连接在前面板对象上弹出菜单（3）Datasocket连接选择DataOperations>>DataSocketConnection…选项，可弹出DataSocketConnection对话框选择DataOperations>>Data3．CORBACORBA（CommonObjectRequestBrokerArchitecture，即公共对象请求代理体系结构）是由国际管理组织OMG组织制订的一种标准的面向对象应用程序体系规范，适用于分布式系统应用程序的开发。CORBA制订的分布式对象规范包括CORBA/IIOP协议、对象服务等，遵照这些规范开发出的分布计算机软件环境可以在几乎所有的主流平台和操作系统上运行。3．CORBA4.WebServiceWebService利用标准的协议如HTTP、SOAP解决基于Internet的分布式计算，并且应用基于XML（ExtensionMakupLanguage）的数据交换格式进行通信，因此具有良好的普遍性和灵活性，任何支持这些网络标准的系统都可以支持WebService，真正做到了与平台无关。4.WebServiceWebService的基本结构描述了3个角色（服务提供者、服务请求者、服务注册器），以及3个操作（发布、查找、绑定）。WebService的基本结构LabVIEW中VI的Web发布过程。（1）本地打开并操作远程VI①服务器端的Web发布设置进入LabVIEW环境，在菜单ToolsOptions中，选择下拉菜单，后面三个选项WebServer：configuration，WebServer：BrowerAccess,WebServer：VisibleVis均用于设置WebServer。a、选择WebServerb、选择WebServerc、选择WebServerLabVIEW中VI的Web发布过程。②客户端设置进入LabVIEW环境，选择菜单OperateConnecttoRemotePanel，出现图所示对话框。

②客户端设置（2）浏览器中打开并操作远程VI进入LabVIEW环境完成WebServer：configuration和WebServer：BrowerAccess设置后，打开要发布的VI。选择菜单ToolsWebPublishingTool，出现图所示对话框，建立HTML文件。（2）浏览器中打开并操作远程VILXI总线1．LXI总线概述（1）LXI总线的提出2004年9月，安捷伦技术公司和VXI技术公司联合推出了LXI（LANeXtensionforInstrumentation），LXI模块化测控标准规范融合了GPIB仪器的高性能、VXI/PXI卡式仪器的小体积及LAN的高速吞吐率，并考虑了定时、触发、冷却、电磁兼容等仪器要求，是基于以太网的新一代测控系统模块化构架平台标准。LXI是一种基于以太网技术的、由中小型总线模块组成的新型网络仪器平台。LXI总线（2）LXI总线的特点LXI组合了VXI和Ethernet的众多好处，并具有以下特点：①基于以太网是LXI的最大特色。②LXI可应用标准的Windows操作系统及其应用软件③每台LXI仪器具有高速模拟I/O与数字I/O、定时计数器、声音图像采集和信号调理等广泛的仪器模块④具有紧凑而灵活的机箱结构具有价格低、易于集成、灵活性好和开放式工业标准等优点。（2）LXI总线的特点2．LXI的网络相关协议（1）LXI支持的协议所有LXI仪器必须遵循IEEE802.3Ethernet标准接口，至少支持TCP/IP协议IPv4版，支持IP（Internet协议）、TCP（传输控制协议）和UDP信息。（2）LXI仪器的寻址LXI仪器必须通过用户显示器或安装在机箱的可视标志显示媒体访问控制（MAC）地址（3）LAN查询功能LXI标准也强制要求符合LXI标准的设备必须支持LAN查询功能，从而使主控PC能确认已连接的仪器。2．LXI的网络相关协议3．LXI的物理标准（1）LXI的机箱LXI器件采用标准化的机箱单元，即国际电工技术委员会的IEC60297规范，在物理尺寸与现有的全宽GPIB仪器完全兼容。（2）LXI的电气特性LXI模块的交流供电取自单相交流电网，电压100~240VAC频率47~66Hz。（3）LXI的冷却每个LXI模块分别独立冷却，空气从两侧进入，由后面排出。（4）LXI的开关LXI规范对开关、电缆和指示灯的类型和位置实行标准化3．LXI的物理标准4．LXI仪器的分类定义4．LXI仪器的分类定义5．LXI器件的触发LXI总线对其仪器实施3级触发：·C级，基本级别，包括详细规定的物理、电气、以太网和网页，但LXI模块供应商可选用自己最适合的触发器。·B级，除C级要求以外增加IEEE1588协议的触发条件。·A级，在C级和B级要求基础上增加LXI触发总线。LXI仪器提供了3种同步触发机制：即网络消息触发、IEEE1588时钟同步触发和用触发总线的硬件触发。5．LXI器件的触发（1）网络消息触发这是LXIC类仪器的基本触发类型。实现网络消息触发的系统结构如图（1）网络消息触发（2）IEEE1588时钟同步触发IEEE1588的时钟同步网络拓扑结构如图所示，这是LXIB类仪器增加的一种新的触发类型。（2）IEEE1588时钟同步触发（3）LXI触发总线的硬件触发LXI的触发总线配置在A级模块，它是8线的多点低压差分系统（M2LVDS）总线，可将LXI模块配置成为触发信号源或接收器，触发总线接口也可设置成“线或”逻辑。每个LXI模块都装有输入输出连接器，可供模块作菊花链接。LXI触发总线与VXI和PXI的背板总线十分相似，可配置成菊花链、星形或混合型触发总线。

（3）LXI触发总线的硬件触发6．LXI仪器的界面LXI标准描述了两种LXI设备界面的方法：使用IVI驱动程序的编程方法、使用标准W3C网络浏览器的交互方法。7．LXI的软件编程规范（1）LXI的驱动程序规范——IVI规范6．LXI仪器的界面（2）LXI同步接口编程规范LXI的关键技术就在于如何保证以太网上不同LXI模块之间的定时与同步，尤其对于A类和B类两种模块更为重要。为此，LCI联盟要求LXI等级A和B两种仪器的IVI驱动程序必须符合相应的LXI同步接口规范（LXISyncInterfaceSpecification）。（3）LXI模块间的数据传输LXI总线模块间消息传输以数据包的格式进行，数据包既可以采用LAN上多点通信的UDP格式，也可以通过点对点通信的TCP格式。每条消息都含有时间戳标记，标明系统中事件的发生，如果需要，系统中仪器可以编程设置为广播方式。对于模块间的UDP数据传输，数据包总的大小不超过单个LAN数据包。（2）LXI同步接口编程规范7虚拟仪器系统集成的总线技术

7.1总线的概述7.2GPIB总线7.3VXI总线7.4PXI总线7.5网络化总线技术7虚拟仪器系统集成的总线技术7.1总线的概述7.1总线的概述总线的定义和分类1．总线的定义

总线是连接有若干设备并进行信号传送的一条信号线或一组信号线，或者说，总路线是实现将信号从一个源或多个源传送至一个目的地或多个目的地的一条或多条导线。

总线就是一种符合某些标准的通信连接线路及其接口的总称。“公用”和“标准”是总线的两大特点。

7.1总线的概述总线的定义和分类2．总线的分类常见的分类法及类型如下：·按其传送数据的方式分，可分为串行总线和并行总线；·按应用层次分，可分为片内总线、片间（板内）总线、内部（模板、机箱）总线、外部（设备互连）总线、现场总线及网络总线等；·按总线的作用域分，可分为全局总线和本地总线（LocalBus）；·按标准化程度分，可分为标准总线和非标准化（专用）总线；·按总线传送的信息种类分，可分为地址总线、数据总线、控制总线、电源总线、模拟信号总线及标准信号总线等。·按用途分，可分为计算机总线、测控总线和外设总线2．总线的分类1）内部总线和外部总线(1)片内总线每片比较复杂的集成电路芯片内部都含有数万个元部件，这些元部件采用总线结构互连在一起，这一级的总线由于在芯片内被称为片内总线。(2)片间总线片间总路线是指在模板上的各芯片之间的连接总线，用于芯片一级的互连。（3）内总线（模块总线）内总线又称为模块总线，指模块式仪器机箱内的底板总线，用来实现系统机箱中各种功能模块之间的互连，并构成测控系统。（4）外总线计算机与外围设备之间，计算机与控制设备之间，计算机与可程控仪器之间，计算机与机箱及功能组件之间，计算机与计算机之间的相互关系，从物理形体上看，它们属于不同的物理形体。1）内部总线和外部总线2）并行总线与串行总线（1）并行传送方式在数据传输时，如果一个数据编码字符的所有各位都并排传输，同时发送，又同时被接收，则将这种传送方式称为并行传送方式。2）串行传送方式在数据传输时，如果一个数据编码字符的各位不是同时发送，而是按一定顺序，一位接着一位在信道中被发送与接收，则称之为串行传送方式。2）并行总线与串行总线总线标准与标准总线1．总线标准为了充分发挥总线的作用，每个总线标准都必须具有具体和明确的规范说明，通常包括如下几个方面的技术规范或特性。（1）机械特性（2）电气特性（3）功能特性（4）过程特性总线标准与标准总线2．标准总线1）标准总线的产生标准总线的产生通常有以下两中途径：①某计算机制造厂家（或公司）在研制本公司的微机系统时所采用的一种总线，由于其性能优越，得到用户普遍接受，逐渐形成一种被业界广泛支持和承认的事实上的总线标准。②在国际标准组织或机构主持下开发和制定的总线标准，公布后由厂家和用户使用。2）采用标准总线的优点①具有开放性，简化系统设计；简化系统结构，提高系统可靠性；②具有互换性，便于系统的扩展和更新；能得到多家厂商的支持，便于生产和维修，经济性好。2．标准总线测控总线1．测控总线的类型1）测控机箱底板总线（内总线）测控机箱底板总线是指组成测控系统各种机箱的底板总线。2）测控机箱与计算机互连总线（外总线）测控机箱与计算机互连总线是指连接测控机箱（或机柜）和计算机的总线，这些测控机箱（或机柜）是独立于计算机的，互连总线的连接组成计算机控制的测控系统或测控网络。测控总线（1）串行总线串行总线通常是指按位串行传送数据的通路。（2）并行总线并行传输优于串行传输的主要特征在于它为CPU与外部设备之间的信息传输提供了类似于访问存储器的工作方式，通过并行输入/输出端口与外部设备进行信息交换，具有较高的速率和简单的协议。3）现场总线所谓现场总线，是指计算机网络与生产过程专用网络或工业控制网络，以及与生产现场基层的自动化设备之间传送信息的公共通路（1）串行总线测控总线的发展趋势为：①在机箱底板总线中，VXI总线CompactPCI和PXI总线代表着这类总线当前的水平，相应产品正在迅速发展之中；②在互连总线中，低速系统中GPIB总线使用的时间很长了，MXI总线将作为VXI机箱与计算机的标准总线；串行总线，如USB总线、IEEE1394总线等，在传输速率上取得了重要突破，且价格便宜，有可能逐步代替现有的其他并行或串行互连总线，并成为测量和仪器网络总线之一。③观场总线将进一步融合网络新技术，朝着开放统一的方向发展。测控总线的发展趋势为：2．测控总线的性能指标（1）总线宽度总线宽度主要是指数据总线的宽度，以位（bit）为单位。（2）寻址能力寻址能力主要是指地址总线的位数及所能直接寻址的存储器空间的大小。（3）总线频率总线周期是微处理器完成一步完整操作的最小时间单位。（4）数据传输率总线的数据传输率（也称为总线带宽）是指在某种数据传输方式下，总线所能达到的数据传输速率，即每秒传送的字节数，单位为MB/s2．测控总线的性能指标（5）总线的定时协议①同步总线定时②异步总线定时③半同步总线定时（6）热插拔测控总线的热插拔即允许带电拔插工作中的基于该测控总线的板卡，要求带电插拔板卡而不影响系统运行，以便维修故障板卡或重新配置系统。（7）即插即用即插即用（PlugandPlay，简称PnP）是指计算机系统所拥有的自动配置扩展板卡及其他设备的能力。（8）负载能力负载能力是指总线上所有能挂接的器件个数。（5）总线的定时协议7.2GPIB总线GPIB总线概述1．GPIB总线的发展历程GPIB（GeneralPurposeInterfaceBus）源于惠普公司于1965年提出的HP-IB总线2．GPIB系统的连接方式（1）级联方式只需要一台计算机，计算机和测控设备及测控设备之间都通过GPIB标准电缆连接。（2）组网连接方式每台测试仪器各由一台计算机控制，所有的计算机组网，由一台主控计算机控制各采集计算机进行数据采集7.2GPIB总线GPIB总线概述GPIB总线的主要特征1．总线型连接方式测试系统内计算机和所有仪器均通过一组标准并行外总线相互连接，配有标准接口的仪器可以方便地接入系统，仪器数量的增减不影响其他仪器的连接。2．总线构成IEEE488总线包括16条信号线，其中8条数据线，5条接口管理线和3条挂钩线。总线采用24脚插头座。3．器件容量包括计算机在内，系统内可连接的设备数目最多15个，这主要受目前TTL接口驱动器最大驱动电流的影响。GPIB总线的主要特征4．地址容量系统中每一个仪器都设置有一个地址，IEEE488规定采用5bit来编地址，得到25=32个地址。5．数据传输方式IEEE488总线是一种异步双向型总线，按照位并行和字节串行方式传输数据，采用三线挂钩技术控制数据交换6．传输距离整个系统的连接电缆的最大长度为20m。7．接口功能仪器与接口系统之间的每一种交互作用称为一种接口功能chap7-7--虚拟仪器系统集成的总线技术--虚拟仪器设计-教学课件8．工作方式3种工作方式为：“听者”功能,“讲者”功能,“控者”方式。9．通信的控制与管理采用主从方式，由控者任命讲者与听者，由控者处理服务（中断）请求。10．控制转移与听讲变换系统中有一个系统控者，任何一段时间还要有一个责任控者。11．GPIB的可扩展性控者可以使设备处于远地方式或本地方式。8．工作方式GPIB接口功能1．讲功能（T功能）讲功能是指通过接口总线向别的设备发送信息的功能。2．听功能（L功能）听功能是指通过总线接收其他设备送来的信息的功能。3．控功能（C功能）控功能是指管理系统通信的功能。4．源握手功能（SH功能）源握手功能实质是一种配合控者功能和讲者功能同步地完成发送接口信息和设备信息的功能。5．听者握手功能（AH功能）听者握手功能是一种配合听者功能可靠地接收设备信息和接口信息的功能。GPIB接口功能6．服务请求功能（SR功能）该功能使设备能在出现溢出、过载、超量程、精度低、失锁、错码等情况时及时地向控者发出服务请求。7．并行查询功能（PP功能）当控者接到服务请求后，就要对诸设备逐个查询，以便确定是哪一台设备提出了服务请求，此操作过程称为串行查询。8．远控/本地功能（R/L功能）当设备的工作受设备自身面板上的开关、旋钮等控制时称为“本地控制”，而通过总线受控于系统控者时，则称为“远地控制”。9．设备清除功能（DC功能）本功能使设备在接收到控者发来的清除命令后，返回到预定的初始状态。10．设备触发功能（DT功能）6．服务请求功能（SR功能）

GPIB接口总线组成1．GPIB系统构成GPIB接口总线组成2．GPIB接口信号按GPIB信号线的作用可分为三组。（1）8根双向数据输入/输出总线输入/输出总线（DIO1~DIO8）用于进行双向、异步、互锁地传输地址信息和数据（8位）、命令（7位）。（2）3根通信联络线通信联络线用做通信双方数据传输过程中的应答信号线，它们分别是“数据有效DAV”，“未准备好接收数据NRFD”以及“数据未接收完毕NDAC”。（3）5根接口管理线5根接口管理线分别是“注意线ATN”，“接口清除线IFC”，“远控线REN”，“服务请求线SRQ”，“结束或识别线EOI”2．GPIB接口信号GPIB总线表符号方向名称内容DIOI~DIO8T→L数据输入/输出ATN=1地址或指令ATN=0数据或状态DAVT→L数据有效数据有效NRFDT←L未准备接收数据数据接收未准备好NDACT←L数据接收未完数据未接收完毕IFCC→D接口清除接口清除ATNC→D信息类别指明DIO线上是地址、指令或数据状态SRQC←D服务请求从听者发向控者的中断请求信号，各设备公用一根线RENC←D远程使能指定设备的控制为远程或本地，远程REN=1EOIT→L数据结束ATN=0表示数据结束，ATN=1并行查询时给出响应GPIB总线表符号方向名称内容DIOI~DI三线通信联络过程

三线通信联络（亦称握手）实际上就是利用DAV、NRFD、NDAC三根线的通信联络操作来保证信息在总线上准确可靠地传递。三线通信联络过程Labview中的GPIB子VIGPIB子模板GPIB子模板的调用路径是Functions>>InstrumentI/O>>GPIB，如图Labview中的GPIB子VIGPIB子VI应用举例【例7-1】GPIBWrite子VI调用。对指定的GPIB设备进行写操作，需要调用GPIBWrite子VI，如图所示。在上面的程序中，GPIBWrite子VI把“MEAS:VOLT:AC?”命令字符串（测量交流电压的程控仪器标准命令，SCPI）写入地址=2的GPIB设备中，其他参数采用默认值mode=0，timeoutms=25000。GPIB子VI应用举例在上面【例7-2】GPIBRead子VI调用。

对指定的GPIB设备进行读操作，需要调用GPIBRead子VI，如图所示。

在上面的程序中，GPIBRead子VI从地址=2的GPIB设备中读取20个字节的数据，其他参数采用默认值mode=0，timeoutms=25000。本例中，如果读够了20个字节，或检测到EOI，或者超出25000ms时间，读取过程将结束。【例7-2】GPIBRead子VI调用。VXI总线VXI总线概述1．VXI总线产生的技术背景（1）技术发展的需要①个人仪器的发展，要求对仪器模块及其连接进行标准化②对测控仪器模块及测控系统在小型化、便携性和连接可靠等方面的要求提高③对测控速度要求的不断提高（2）基于VME总线技术VME总线是构成VXI总线的基础，它是一种主要用于微型计算机和数字系统的总线标准，被IEEE和IEC分别定为IEEE1014标准和IEC821标准，在工业上已获得了广泛的应用。VXI总线2．VXI总线技术的发展概况VXI总线标准的发展史版本0.01.01.4IEEE1155日期1987-7-91987-8-241987-10-71988-6-211989-7-141992-4-211993-9-202．VXI总线技术的发展概况VXI总线标准的发展史版本0.0VXI总线的结构1．VXI总线的物理结构从物理结构看，一个VXI总线系统由一个能为嵌入模块提供安装环境与背板连接的主机箱组成VXI总线的结构2．VXI总线的电气结构VXI总线的电气结构如图2．VXI总线的电气结构

VXI总线按逻辑功能可把VXI总线分为8组总线，如表所示。其中全局总线是可访问的，所有VXI总线模块共享全局总线；单一总线以一对一方式从0槽到其他模块；专用总线为相邻模块的局部总线（本地总线）。总线类型VME总线全局总线触发总线全局总线模拟相加总线全局总线电源分配总线全局总线时钟和同步总线单一总线星状总线单一总线模块识别总线单一总线局部总线（本地总线）专用总线VXI总线按逻辑功能可把VXI总线分为8组（1）VME总线VME计算机总线即IEEE-STD-1014标准和ICE821标准。VME计算机总线由数据传输总线、仲裁总线、优先级中断总线和公用总线4组总线组成。（2）触发线触发线分为TTL和ECL触发线：TTL触发线是用于模块间通信的、集电极开路的TTL信号线。两条ECL线是用做模块间的定时源的。（3）模块识别总线模块识别总线MODID线用于识别逻辑设备物理位置或槽号。（1）VME总线（4）模拟相加总线模块相加总线是VXI总线系统背板上的一条模拟相加结点。（5）局部总线局部总线是用于VXI总线系统的两个相邻模块通信的总线。3．电磁兼容和噪声

作为最基本的电磁兼容性要求，在VXI总线系统中加入一个新的模块不得影响其他模块的性能。VXI总线也包括了对传导辐射及其敏感度要求的描述与限制，以防止电源噪声影响模块性能。（4）模拟相加总线VXI总线系统控制方案1．0槽与资源管理器VXI机箱最左边的插槽包括背板时钟、配置信号、同步与触发信号等系统资源，因此，只能在该槽中插入具有VXI“0槽”功能的设备——0槽模块。2．控制方案（1）GPIB控制方案（2）嵌入式控制方案（3）MXI控制方案（4）IEEE1394配置方案VXI总线系统控制方案3．VXI总线器件的分类3．VXI总线器件的分类3．VXI总线器件的分类3．VXI总线器件的分类（1）寄存器基器件典型的以寄存器为主的器件是一种不带内含智能的单片模块，它能对底板进行寄存器读和写。这些模块诸如：开关、数字I/O插件、单片的ADC（模-数转换器）和DAC（数-模转换器）。（2）消息基器件消息基器件不仅有配置寄存器而且还有通信寄存器，它们通常是带有内含微处理器的智能器件，能够接收和执行ASCII指令。所有的消息基VXI总线器件，都必须能用VXI字串协议通过通信寄存器进行通信。（1）寄存器基器件4．字符串协议VXIBus字符串协议的功能非常像IEEE488协议，同一时刻在器件之间一位（Onebit）一位或一个字（Oneword）一个字地传递数据信息。这样，VXI消息基器件之间实际上在按照与IEEE488仪器非常类似的方式进行通信。VXI总线定义了三种形式的串行协议：字串行通信协议（16位）、长字串行通信协议（32位）和扩展长字串行通信协议（48位）。4．字符串协议5．VXI总线通信层次和命令者/从者层次器件自定义协议488.2语法器件自定义协议器件自定义协议488-VXI总线协议共享存储器协议字串行通信协议器件自定义协议通信寄存器配置寄存器5．VXI总线通信层次和命令者/从者层次器件自定义488.2VXIBus定义了一个命令者/从者通信协议（Commander/ServantHierarchies），便于用户利用VXI器件分层的概念建立一种分层体制，相互通信的器件双方一个为命令者，另一个为从者。6．中断与异步事件通过硬件中断或者直接向其命令者的硬件信号寄存器写特定信息，从者可以把异步状态和事件通知其命令者。无总线主控器的器件总是通过中断发送这些信息，而有总线主控器能力的器件既可以用中断方式，也可以用发送信号的方式与其命令者通信。VXIBus定义了一个命令者/从者通信协议（Labview中的VXI子VI1．VXI子模板VXI总线子模板包含了高低层VXI总线读写，字串口操作、中断操作、总线扩展等功能模块，其调用途径是Functions→ALLFunctions→InstrumentI/O→VXI，如图Labview中的VXI子VI2．对指定消息基VXI设备读写子VI介绍（1）WSrd.vi的介绍：（2）WSwrt.vi的介绍：2．对指定消息基VXI设备读写子VI介绍3．VXI子VI应用举例【例7-4】向指定的消息基VXI设备写入数据，并返回状态。程序示例如图所示：3．VXI子VI应用举例

该程序实现了与消息基VXI的通信，首先指定消息基VXI设备的逻辑地址，然后发送缓冲器内的数据，返回设备的响应。该程序实现了与消息基VXI的通信，首先指定消息基7.4PXI总线PXI总线概述

PXI（PCIeXtensionsforInstumentation.PCI面向仪器的扩展）是一种新的模块化仪器平台，PXI系统能够提供高性能的测量，可以充分享受开放式工业标准化PC技术所带来的低成本、简便易用、灵活及高性能等优点。PXI的核心技术是CompactPCI工业计算机体系结构、MicrosoftWindows软件及VXI总线的定时和触发功能7.4PXI总线PXI总线概述PXI总线规范规范名称版本日期PXI总线硬件规范2.22004.9.22PXI总线软件规范2.12003.2.4PXI-3VISA1.42003.9.25PXI-4模块说明1.02003.9.25PXI总线规范规范名称版本日期PXI总PXI的机械结构1．PXI系统结构和机械结构PXI的机械结构

PXI的机械结构与VXI相似，PXI规范定义了一个包括电源系统、冷却系统和安插模块槽位的一个标准机箱。PXI在机械结构方面与CPCI的要求基本上相同，采用Eurocard规范。PXI支持两种类型尺寸的模块：3U和6U。·3U尺寸的模块有两个连接器，J1用来连接32位的PCI信号，J2用来连接64位的PCI信号和PXI的新增信号。·6U尺寸的模块有5个连接器，除了J1和J2以外，J3、J4、J5的信号引脚用于将来的PXI扩展。PXI的机械结构与VXI相似，2．与CompactPCI共享的PXI机械特性PX总线提供了两条与CompactPCI标准兼容的途径。①高性能IEC连接器②Eurocard机械封装与模块尺寸2．与CompactPCI共享的PXI机械特性3．新增电气封装规范（1）系统槽定位PXI定义系统槽位于总线段的左端，这种定义是CPCI规范中允许配置的一种。（2）新增机械特性所有在PICMG2.0R2.1（CPCI规范）中定义的机械规范都适用于PXI系统，但是PXI包含了以下要求以简化系统的集成：·PXI规定模块所需求的强制冷却气流流向必须由模块底部向顶部流动；·PXI规范建议的环境测试包括对所有模块进行温度、湿度、振动和冲击试验；·PXI规范还规定了所有模块的工作温度和存储温度范围。3．新增电气封装规范（3）与CompactPCI的互操作性PXI的重要特性之一是维护了与标准CPCI产品的互操作性，PXI与CPCI的互操作性如图（3）与CompactPCI的互操作性PXI的电气结构PXI总线的电气特性

PXI的电气结构1．系统参考时钟PXI系统通过J2连接器实现了10MHz的系统参考时钟，这个参考时钟与PCI总线时钟相互独立，并通过背板连接到所有的外设仪器槽，可以用来实现不同仪器模块之间的严格同步。2．触发总线PXI将ECL参考时钟改为TTL参考时钟，而且只定义了8根TTL触发线，不再定义ECL逻辑信号。3．局部总线PXI局部总线是每个仪器模块插槽与左右临槽相连的链状总线。该局部总线具有13线的数据宽度，可用于在模块之间传递模拟信号，也可以进行高度边带通信而不影响PCI总线的带宽。1．系统参考时钟4．星状触发器星状触发器为用户提供了一种高性能的同步特性。触发器在系统的第一槽（系统槽右边）和其他外设仪器槽之间配置了专门的触发线，用户可以在第一槽安装星状触发控制器来实现外设模块之间精确的同步触发。5．PCI-PCI性能PXI系统具有多达8个扩展槽（1个系统槽和7个仪器模块槽），而绝大多数台式PCI系统仅有3个或4个PCI扩展槽，除了这点差别之外，PXI总线与台式PCI规范具有完相同的PCI性能。4．星状触发器PXI的软件结构1．通用软件要求PXI规范中定义的软件系统包括了WindowsNT和Win32，系统的控制器必须支持目前的操作系统和将来的升级，这种要求的好处在于在PXI系统中可以使用目前流行的软件开发工具，诸如VisualC++、BorlandC++、VisualBasic、LabVIEW及LabWindows/CVI等。2．虚拟仪器软件要求PXI系统要求通过VSIA软件标准来定位、控制GPIB、VXI、串行和PXI的仪器模块，这项要求为最终用户减少了在软件上的投资费用。PXI的软件结构3．其他软件要求

归纳起来，PXI用于测控、数据采集和工业控制的软件由4个主要部分组成：·系统管理软件；·应用程序；·仪器驱动程序；·I/O接口软件。3．其他软件要求