虚拟仪器案例

虚拟仪器案例使用NIPXI,创建汽车测试系统PXI是面向自动化测试应用的标准平台。借助Windows或实时控制器、机箱以及专门用来测试产品的I/O,PXI系统为终端测试提供了理想的解决方案。选择符合应用要求的机箱、控制器和模块；由PXI配置指南推荐完整系统所必需的组件和附件。.通过选择所需组件定制您的测试系统.选择适合信号调理和连接的附件.打印项目列表或访问网上商店在线购买所需系统成功的汽车终端测试系统能够激励、测量和验证汽车ECU、机械部件与系统的功能。重要因素包括：良好的测试处理能力、测试完整性、低价位系统与升级成本。汽车终端测试仪时常提出特殊需求，如：需要嵌入式网络连接、产品迅速上市，以及与视觉、运动、工业和其它测试系统进行更高度的集成。NI自动化测试平台基于NIPXI模块化仪器平台以及用来编写测试程序的的NILabVIEW图形化系统设计环境。多类测试和测试系统均与NITestStand测试执行程序集成。通过开放式连接传统系统和商用现成硬件，NI自动化测试系统能够利用最先进的PC技术并且轻松集成现有测试系统。引言面向仪器系统的PCI扩展是一种基于PC技术的平台，为测量和自动化系统提供了高性能、高坚固性、低成本的配置方案。PXI中将PCI（PeripheralComponentInterconnect，外围组件互连）电气总线与CompactPCI中坚固的、模块化的欧式机械封装结合在一起，并增加了专门的同步总线和一些关键的软件性能°PXI还增加了一些机械、电气和软件方面的性能，定义了用于测试测量、数据采集、生产制造等应用的完整系统。这些系统为生产测试、军事和航空航天、机器监测、自动化和工业测试等应用提供服务。NI在1997年开发并发布了PXI规范，1998年将其推出成为一种开放的工业规范，以满足日益增长的复杂仪器系统需求。当前，PXI由PXI系统联盟（PXISA）管理，该联盟中70多家公司联合起来一起推进该标准的发展、保证互操作性，并维护PXI规范。因为PXI是一种开放的标准，所以任何设备商都可以生产PXI产品。同时因为PXI规范中一个关键的特点就是与CompactPCI（由PCI工业计算机制造商小组（PICMG）所提出的标准）之间的互操作性，所以同一个PXI系统中可以同时包含CompactPCI和PXI模块，而不产生任何冲突。2005年底商业PC机行业的总线技术从PCI演进到PCIExpress，提高了总线的可用带宽。与此同时，PXI中引入了PXIExpress技术，显著提高了总线带宽。PXI将PCIExpress集成到PXI标准中，可以满足更多的应用需求。PCIExpress技术可以集成到背板中，同时维持与现有系统的后向兼容性。除了x1、x4和x8PCIExpress链路外，系统控制器插槽还支持高达x16的PCIExpress链路，可以为PXIExpress背板提供最高6GB/s的带宽。利用PCIExpress技术，PXIExpress将PXI中的可用带宽提高了45倍多，即从132MB/s提高到6GB/s；与此同时，还可以维持与PXI模块间的软件、硬件兼容性。正是由于此性能的增强，PXI可以用于很多新型应用领域，其中很多领域在以前只能由昂贵的专用硬件实现。硬件架构PXI系统由三个基本部分组成一一机箱、系统控制器和外围模块。标准的8槽PXI机箱中，包括一个嵌入式系统控制器和七个外围模块PXI机箱PXI机箱为系统提供了坚固的模块化封装，通常为4槽、6槽、8槽、14槽或18槽的3U或6U机箱。U(rackunit)是一种测量单位，用来描述安装在19或23英寸（指宽度）机架上的设备的高度。1U等于44.45mm（1.75英寸）。装在机架上的设备的尺寸大小通常用U来描述。专用机箱还可在交流电源和直流电源中选择，以及是否集成信号调理功能。很多PXIExpress机箱中都可以容纳PXI和PXIExpress外围设备，而有些具有混合插槽的机箱（如NIPXIe-1075），还可以容纳PXIExpress外围设备或者兼容混合插槽的PXI设备。利用这些机箱可以配置多种PXI系统从而满足应用需求。NIPXI机箱提供从4槽到18槽机箱等多种选择，部分机型还带有集

成的外设。机箱中具有高性能的PXI背板，该背板包括PCI总线，定时总线以及触发总线°PXI模块化仪器系统中增加了专用的10MHz系统参考时钟、PXI触发总线、星形触发总线和槽与槽之间的局部总线，从而在保持PCI总线所有优势的同时，满足高级定时、同步和相邻槽直接通信等应用中的需求。以PXI的功能为基础，PXIExpress中提供了更多的定时和同步功能——100MHz的差分系统时钟、差分信号传输以及差分星形触发总线。

采用差分时钟和同步，PXIExpress系统中仪器时钟的抗噪声性能进步提高，并且可以以更高速率传输数据。PXMSYNC100.___■100MH2wDlftowEialCLKPXIExpress*-QMouE彖>saUIUIA-一晋xduvdDWferorrt^Star7TraPXMSYNC100.___■100MH2wDlftowEialCLKPXIExpress*-QMouE彖>saUIUIA-一晋xduvdDWferorrt^Star7Tragers<PXI控制器大多PXI机箱在最左端的插槽(插槽1)中包含一个系统控制器插槽。在应用选择最佳系统控制器时，有几种选择可供参考，包括以台式机、工作站、服务器或笔记本电脑作为外部控制器，或者选择装有Microsoft操作系统(Windows7/Vista/XP)或实时操作系统(LabVIEWReal-Time)的高性能嵌入式控制器。外部控制器有两种可选类型，分别为通过笔记本电脑控制PXI或通过PC机控制PXI。PXI嵌入式控制器-嵌入式控制器无需使用外部PC机，从而可以使PXI机箱成为一个完整系统。这些嵌入式控制器具有一些标准特性，如集成有CPU、硬盘驱动器、RAM、以太网口、视频输出、键盘/鼠标接口、串口、USB和其他一些外围设备，以及已安装好的MicrosoftWindows和所有设备驱动。PXI嵌入式控制器一般采用标准的PC机组件，封装在一个小巧的PXI封装中。例如，NIPXIe-8133控制器具有一块1.73GHzIntelCorei7-820四核处理器（单核最大3.06GHz，采用英特尔睿频加速技术），DDR3内存高达8GB，可选硬盘驱动或者固态驱动器，还具有两个千兆位以太网端口和标准的PC外围设备，如高速USB、ExpressCard/34、串口与并口等等。NIPXI-8133控制器中包含一个1.73GHzIntelCorei7-820四核处理器（单核最大3.06GHz，采用英特尔睿频加速技术）嵌入式控制器对于便携式系统以及希望易于将系统从一个地方搬移到另一个地方的“单箱”应用来说，嵌入式控制器是一个理想的选择。通过笔记本电脑控制PXI-采用NIExpressCardMXI（MeasurementextensionsforInstrumentation,面向仪器系统的测量扩展）和PCMCIACardBus接口套件，您可以直接在笔记本电脑上通过软件透明的链路连接来控制PXI系统。开机时，笔记本电脑会默认PXI系统中的所有外围模块都是PCI板卡，之后您就可以通过笔记本电脑来控制这些设备。通过笔记本电脑控制PXI，需要在笔记本上插入一块ExpressCard/PCMCIACardBus卡，并在PXI机箱第1槽中插入一个PXI/PXIExpress连接模块，两者之间用铜芯电缆相连。NIExpressCardMXI接口套件PCMCIACardBus接口套件通过笔记本电脑控制PXINIExpressCardMXI接口套件为笔记本电脑和PXI机箱间提供了一个110MB/s的PCIExpress至PCI的桥接。PCMCIACardBus接口套件则为笔记本电脑和PXI机箱间提供了一个50MB/s的PCI至PCI桥接。这样，通过笔记本电脑控制PXI，可以实现移动的/便携的PXI系统。任何与NIExpressCardMXI或PCMCIACardBus兼容的笔记本电脑都可以用来远程控制PXI系统。通过PC机控制PXI-采用NIMXI-Express和MXI-4接口套件，可以直接从台式机、工作站或服务器电脑上控制PXI系统。在PC机上通过软件透明和驱动透明的连接链路来控制PXI系统。开机时，电脑系统会默认PXI系统中的所有外围模块都是PCI板卡，所以可以通过控制器来使用这些设备。通过PC机控制PXI，需要在电脑中插入一块PCI/PCIExpress板卡，并在PXI机箱第1槽中插入一个PXI/PXIExpress模块，两者之间用铜芯电缆或光纤电缆相连。采用双端口MXI-Express的远程控制可以同时控制两个PXI机箱，

总吞吐率为160MB/sMXI-Express接口套件为PC机和PXI机箱间提供了一个110MB/s的PCIExpress至PCI的桥接。采用NIPXI-PCIe8362双端口接口套件，可以通过同一台PC机同时控制两个PXI系统。您还可以利用MXI-Express接口，通过3m或7m的铜芯电缆来配置星形拓扑结构的多机箱PCI系统。这种接口与x1、x4、x8和x16的PCIExpress插槽兼容，因此可选方案适用于大部分的台式电脑。采用MXI-4的远程控制，可以实现通过PC机控制PXI以及多机箱的

PXI系统MXI-4接口套件为PC机和PXI系统间提供了一个78MB/s的PCI至PCI桥接。MXI-4接口套件中有低成本铜芯电缆链接选择，也有针对远距离应用和电气隔离应用的光纤链接选择。如图所示，还可以采用MXI-4创建多机箱的PXI系统。采用MXI-4链接，可以实现菊花链式或星形拓扑结构的多机箱系统。采用PXI外部控制器，可以通过台式电脑或笔记本电脑来远程控制PXI系统，从而以最低的成本获得最优的处理器性能。由于所有的外部控制产品都是软件透明的，所以不需要额外的编程。您可以购买多台台式电脑、工作站或服务器电脑，然后使用MXI-Express或者铜芯/光纤电缆的MXI-4串行链接，来远程控制PXI系统。Rack-Mount控制器NI也提供外置的1Urack-mount控制器，可用于复杂计算或大数据量存储等应用。这些控制器可通过MXI-Express或MXI-4连接PXI或PXIExpress机箱，此时机箱中的外围模块看上去就像PC中的本地模块一样。Rack-mount控制器通过MXI-Express或MXI-4可连接PXI或PXIExpress机箱PXI外围设备PXI是一种开放的工业标准，目前共有来自70多家设备商的1500多种模块，NI公司可以提供300多种不同的PXI模块，覆盖大部分PXI应用。PXI为各种应用——从高分辨率的直流应用到6GHz的射频应用——提供了具有业界最高带宽和最低延时的总线和模块化I/O。因为PXI大多都与CompactPCI兼容，所以可以在PXI或者PXIExpress系统中使用3U或6U尺寸的CompactPCI模块。另外，还可以使用转接模块在PXI系统中安装CardBus/PCMCIA和PMC（PCIMezzanineCard，PCI夹层卡）板卡。例如，利用NIPXI-8221PCCard转接模块，可以将CardBus和PCMCIA设备接入PXI系统。NI公司提供了多种PXI模块，可用于仪器系统、数据采集、开关切换、运动控制、机器视觉、高级同步以及与其它总线的接口，基于这些模块可以构建出各种各样的PXI系统。PXI系统还支持标准的用于多种总线通信的软件和硬件，从而对于独立仪器或VXI系统的既有投资不致浪费。例如，使用PXI-GPIB模块将基于GPIB的仪器连接到PXI系统中与使用PCI-GPIB卡直接进行仪器控制没有任何区别。这两种方法所用的是同一种软件。此外，多种PXI与VXI的接口方法可供选择。软件架构基于Windows的PXI系统的开发与操作与标准的基于Windows的PC机系统的开发与操作差异性很小。另外，因为PXI背板使用的是工业标准的PCI总线，所以大多情况下，对PXI模块的软件编程也与PCI

板卡一样。因此，将基于PC系统的程序移植到PXI系统时，无需重写现有的应用程序和示例代码。PXIExpress系统同样也具有软件方面的兼容性，从而可以保护在软件方面的既有投资。由于PCIExpress使用了与PCI相同的驱动和操作系统模型，这些规范就保证了与基于PCI系统的软件兼容性。因此，,-设备商和客户都不需要改变驱动或应用软件来适应基于PCIExpress的系统。由于PXI和PXIExpress系统可以使用与PCI相同的驱动，因此控制NIPXI-6251多功能数据采集模块的软件与控制PC机中NIPCI-6251板卡的软件是完全相同的。设备商和客户都不需要改变驱动或应用软件来适应基于PCIExpress两种不同的封装使用同一软件标准。就软件而言，对PXI模块（下方）的编程和对PCI板卡（上方）的编程是一样的.对于要求确定性循环速率和无头操作（即没有键盘、鼠标或显示器）的、具有严格时间确定性要求的应用来说，可以使用实时软件架构替代基于Windows的系统。实时操作系统可以帮助你按照优先级顺序对任务进行排序，从而使处理器在必要时总会优先处理最重要的任务。这样，应用程序的执行结果就完全可以预测，而且定时确定性更高。PXI规范中提出了基于MicrosoftWindows操作系统的PXI系统软件框架。因此，控制器可以使用工业标准的应用程序接口，P