仪表总线技术及应用第6章 PXI总线技术

1、第6章PXI总线技术，主要内容，6.1 PXI总线概述，6.4 PXI总线电气规范，6.2 PXI总线体系结构和特性，6.3 PXI总线机械规范，6.5 PXI总线软件规范，6.6 PXI机箱和控制器，6.7 PXI仪器和测试系统构建，6.8 PXI由于计算机软件、硬件资源丰富、数字信号处理技术、图形界面技术、自动生成程序等技术改进，工人不仅可以像显示器上现有的仪表一样操作虚拟面板，还可以简化操作、显示器转换等任务，以便直接从PC存储或打印测试结果。您还可以存储PC上的数据或通过网络传输数据，以便进行远程测量或共享资源。这些仅需要添加一些硬件和应用程序(如PC技术、A/D和D/A转换)的装置主

2、要称为虚拟装置(VI)。6.1 PXI总线概述，第3、4、70年代以来，测试系统主要使用CAMAC总线、GPIB总线和PC-DAQ总线。GPIB数据传输速率低。PC-DAQ直接使用ISA总线或PCI总线(未定义仪表或测试系统所需的总线)，无法满足自动化测试的需要。20世纪80年代末国际上出现了尖端VXI总线技术。具有准确度、速度、可靠性、通用性等卓越性能，在海外和国内军需部门也广泛使用。但是，如果部署初始投资成本高、规模小的测试系统，则可以提供高价格、低性价比。为了满足仪器和自动化测试系统用户的多样化需求，NI推出了新的测试系统总线-PXI总线，该总线基于当前性能最先进的计算机总线-外围组件互

3、连的PCI总线，引出VXI总线精华并简化VXI总线结构。PXI总线概述、PXI和VXI、第5页、PXI系统和VXI系统比较、PXI系统的外观类似于VXI系统，除了PCI总线外，PXI系统还需要一个可补充触发总线、参考时钟、本地总线和星形触发线的机箱。表6.1 VXI和PXI性能比较，第6、7页，compact PCI，PCI extensions for instrumentation(PXI)PCI总线扩展。1997年10月，美国国家指令(NI)PXI在CompactPCI CompactPCI中实现了三种标准、小型、耐用和PC技术，PXI概念，第8页，价格、性能、台式机，VXI多供应商产品

4、的兼容性和系统集成性在同一插件底板上提供。PXI是开放式设备结构，提供VXI以外的选项，以低廉的价格满足需要高性能模块设备的客户的需求。标准PXI机箱可以插入8个模块(1个系统模块和7个装置模块)，多个PXI机箱可以通过NI的多系统扩展接口MXI-3/MXI-4以星形或菊花链形式连接。为了满足测量和控制模块的需要，PXI总线通过J1连接器提供33MHz系统时钟，通过J2连接器提供10MHz TTL参考时钟信号、TTL触发总线和12针本地总线。这使您可以直接从PXI总线获取同步、触发器和时钟等功能的信号线，而无需多种连接和电缆。与VXI不同的是，PXI还定义了star触发系统，它通过1插槽传递正

5、确的触发信号，以实现模块之间的准确计时。，第9页，PCI industrial computer manufacturers group管理CompactPCI规范的核心以通信为中心的基础结构在线产品目录包括100多个产品500多个公司成员，CompactPCI规范groupPXI，PXI规格组，第11，12页，PXI总线系统结构，PXI系统配置：主计算机，PXI机箱，PXI模块，PXI控制方案，嵌入式控制器最紧凑的方案模块=简单的可维护性奔腾和奔腾iii级别远程MXI-。串行I/f，PCI，紧凑PCI，PCI 1，PCI 0，mxi-3结构，PCI到PX

6、I/紧凑PCI，PXI/紧凑图6.2显示了PXI总线体系结构。规格的各个部分将在本章的下一节中详细介绍。PXI是仪器领域的CompactPCI扩展。第19页，6.3 PXI总线机器规范，6.3.1 PXI总线机器体系结构，PXI系统的硬件体系结构由三个基本部分组成：机箱、系统控制器和外围模块。PXI机箱可为系统提供坚固的模块化封装结构。标准PXI机箱包含8个插槽，可用于安装系统控制器模块和外围模块，如图6.3所示。机箱具有高性能PXI底板，包括PCI总线、定时总线和触发总线。图6.3显示了标准8插槽PXI机箱(带有嵌入式系统控制器和7个外围模块)、第20页、机械扩展、PXI，该机箱使用以下技术

7、提高了可靠性和互操作性：必需主动热温度测试和额定系统级EMC，根据冲击、震动和湿度规定，嵌入式控制器的位置，第21、22页，PC板-控制器底板，PXI模块结构和连接器，100160毫米，6U适配器面板，3u卡可以在6U系统上运行，第24页，为什么选择欧洲卡标准？在行业产品测试(VME、VXI等)数十年后，由IEEE 1101标准定义的现成机械部件优良的热特性模块，坚固和紧凑，第25页，针脚更坚固、更可靠的完全屏蔽阻抗匹配中最重要的：个插槽！J1，J2，为什么使用不同的连接器？第26页，software extensions，PXI需要预安装Windows NT/Windows 9x以支持标准软

8、件结构外围设备模块，因此您必须在PXI系统上运行配置工具，将PXI模块识别为PCI设备，并提供WIN32设备驱动程序，而无需更改操作系统和应用程序。PXI和PC上的软件一致，通过27页、28页、132 Mb/秒、33 MHz、32位计算机总线、PXI的时钟和触发器提高性能33 第30页，PXI-6070E，NI 5102，PXI-6533，开始扫描，RTSI示波器，多功能I/O，示波器，数字I/O由于PXI是仪表领域中PCI的扩展，因此PXI实际上是通过将仪表系统所需的某些总线扩展到PCI的原始基础来构建的。电脑总线主要由四部分组成。(1)数据总线；(2)地址总线；(3)控制总线；(4)电源。

9、第32页，6.4 PXI总线电气规范，PXI总线规范是基于PCI规范开发的，具有PCI的性能和特性，包括32位/64位数据传输功能，以及数据传输速率高达132 MB/秒(32位)和264 MB/秒(64位)。还支持3.3V系统电压、PCI-PCI桥扩展和即插即用功能。PXI在保持PCI总线上述优势的同时，还添加了专用系统参考时钟、触发总线、星形触发线和模块之间的本地总线，以满足高精度计时、同步和数据通信要求。这些总线都位于PXI总线背板上。其中，星形触发控制器的位置在紧挨着系统插槽右侧的装置模块插槽和其他6个装置插槽之间分别配置了唯一确定的触发线，如图6.11所示。33页，34页，132mb/

10、s，33mhz，32位计算机总线，系统控制器，夹模器，夹模器，夹模器，星形触发器控制器，支持32位和64位数据传输、从132MB/s(32位，33MHz)到528MB/s(64位，66MHz)的峰值数据传输速率、通过PCI-PCI桥升级到系统扩展3.3V系统，以及即插即用此外，PXI还根据标准PCI总线(例如基于总线的触发线、星形触发线、参考时钟和本地总线)添加装置专用信号线，以满足装置用户对高级定时、同步和侧带通信的需求。图6.12 PXI系统总线结构，第38页，使用标准PCI到PCI桥技术可将PXI系统扩展到多个PXI系统。如图6.16所示，在包含两个机箱的PXI系统中，网桥位于插槽8和插

11、槽9中，连接两个PCI总线段。双总线段的33MHz PXI系统可以提供13个外围扩展槽，如下所示：(8插槽/总线段)2个总线段-(1个系统插槽)-(2个PCI-PCI桥接器插槽)=13个可用扩展槽，图6.16双总线段星型触发线路结构，第39页，6.4.3机箱电源规格，PXI机箱电源表6PXI模块制造商必须在产品文档中提供每个模块所需的电源电流指标。单系统控制器模块或外围扩展模块不能从任何电源针脚吸入大于1A的电流，也不能从任何一个针脚返回。表6.9 5V机箱电源电流规格，表6.10 3.3V机箱电源电流规格，40页，6.5 PXI总线软件规格，类似于其他总线体系结构，PXI定义了确保多供应商产

12、品互操作性的装置级(即硬件)接口标准。PXI不同于其他规格，因为它根据总线级电气规范定义软件规格，从而进一步简化系统集成。软件规范的内容包括标准系统软件框架的定义。VPP规格和VISA规格，支持VXI即插即用系统联盟定义；所有外围模块规定必须提供驱动程序等。6.5.1系统软件框架标准，系统软件框架定义了PXI系统控制器和外围模块都必须遵守的一些软件要求(例如操作系统和工具软件支持)。最新的PXI规格支持主流32位Windows操作系统(Windows Vista/XP/2000)和64位Windows操作系统(Windows Vista x64 and XP x64)。采用此通用操作系统意味着

13、可以使用丰富的数据交互和数据共享工具，如ActiveX、COM、ODBC等。所有PXI系统控制器和外围模块必须至少支持一个系统软件框架。41页、6.5.2 PXI软件系统和PXI软件系统由标准操作系统、仪器驱动程序和标准应用程序软件三部分组成，如图6.17所示。图6.17 PXI中的软件系统、第42页、6.6 PXI机箱和控制器、6.6.1 PXI机箱、PXI机箱主要由总线背板、模块插槽、冷却系统、电源和外壳组成。其中总线背板是PXI机箱最重要的部分。大多数PXI仪器模块具有两个接口连接器J1和J2。其中J1连接器定义了标准32位PCI总线，所有PXI总线性能在J2连接器中定义。PXI机箱背板

14、包含可连接J1和J2连接器的所有PXI总线信号，通过提供系统参考时钟、触发总线、星形触发线和模块之间的本地总线，直接反映PXI系统的高性能，从而表明总线背板的重要性，从而满足正确的计时、同步和数据通信要求。标准PXI机箱具有8个插槽，需要更多扩展槽的机箱可通过标准PCI-PCI桥技术获得。使用PCI-PCI桥接器扩充系统，见第6.4节。43页、6.6.2 PXI系统控制器和PXI控制器主要有两种类型：内置控制器和外部控制器。其中，MXI-3/MXI-4外部控制器极大地扩展了PXI的系统控制，包括直接PC控制、多机箱控制、更远的距离控制等，从而扩展了PXI的复盖范围。图6.18嵌入式控制器，在外部托管PC的扩展槽中插入m