PXI模块仪器系统(1)
什么是PXI
什么是PXI？作者：流星雨，2005-12-28 12:32:00 发表于：《PC-Based论坛》共有1人回复，1067次点击加为好友查看播客发送留言简单来说，PXI是以PCI(Peripheral Component Interconnect)及CompactPCI为基础再加上一些PXI特有的信号组合而成的一个架构。
PXI继承了PCI的电气信号，使得PXI拥有如PCI bus的极高传输数据的能力，因此能够有高达132Mbyte/s到528Mbyte/s的传输性能，在软件上是完全兼容的。
另一方面，PXI采用和CompactPCI一样的机械外型结构，因此也能同样享有高密度、坚固外壳及高性能连接器的特性。
PXI与CompactPCI相互关系如图一所示。
PXI与CompactPCI的相互关系一个PXI系统由几项组件所组成，包含了一个机箱、一个PXI背板（backplane）、系统控制器（System controller module）以及数个外设模块（Peripheral modules）。
在此以一个高度为3U的八槽PXI系统为例，如图二所示。
系统控制器，也就是CPU模块，位于机箱的左边第一槽，其左方预留了三个扩充槽位给系统控制器使用，以便插入因功能复杂而体积较大的系统卡。
由第二槽开始至第八槽称为外设槽，可以让用户依照本身的需求而插上不同的仪器模块。
其中第二槽又可称为星形触发控制器槽（Star Trigger Controller Slot），其特殊的功能将于后面的文章中说明。
PXI的信号包含了以下几种，1、 10MHz参考时钟(10MHz reference clock)PXI规格定义了一个低歪斜(low skew)的10MHz参考时钟。
此参考时钟位于背板上，并且分布至每一个外设槽（peripheral slot），其特色是由时钟源（Clock source）开始至每一槽的布线长度都是等长的，因此每一外设槽所接受的clock都是同一相位的，这对多个仪器模块的同步来说是一个很方便的时钟来源。
PXI平台简介
PXI平台简介与高速量测模块同步之探讨泛华材料前言随着电子制造技术的日益发展，集成电路的功能变得越来越复杂，而体积却越来越小，因此对制造测试电子元件的厂商而言，如何以最快的时间建造出最具竞争力的测试平台，的确是一门不小的学问。
1960年代末期，Hewlett-Packard设计出了所谓的HP-IB(Hewlett-Packard Interface Bus)作为独立仪器与计算机之间的沟通通道。
由于其高速的数据传输率（对当时而言），很快便广为大家所接受，因此后来IEEE便将此接口更名为GPIB(General Purpose Interface Bus)。
然而为了应付更为复杂的测试环境与挑战，GPIB便显得捉襟见肘。
1987年VXI协会成立，并制订了所谓instrument-on-a-card的标准，也就是VXI (VMEbus eXtensions for Instrumentation)。
VXI以其模块化而且坚固的架构，的确为量测与自动化产业带来不少的好处。
近十年来，随着个人计算机的剧烈革命与普及，以PCI Bus为架构的仪器模块大为发展。
经过NI公司几年的大力倡导，1998年PXI System Alliance（PXISA）成立，让PXI （PCI eXtensions for Instrumentation）成为一个开放的标准架构。
PXI的平台不仅具有类似VXI的开放架构与坚固的机构外型，更由于其设计了一连串适合仪器开发所用的同步信号，而使得PXI更适合作为量测与测试自动化的平台。
本文主要目的是介绍在PXI平台下，如何利用PXI的优点，进行量测仪器模块之间精密而且快速的同步动作。
内容包含PXI的简介与说明、量测仪器模块常用的同步信号以及应用实例。
PXI简介测试系统制造商的工程师会问，什么是PXI？以PXI的仪器模块和PXI系统做开发平台会有什么好处？和CompactPCI或PCI有哪些不同？首先，我们想利用PXI平台作为量测仪器的平台，那么就得先知道PXI平台的架构与其优点，这样才能与仪器模块配合，发挥出最大的效益。
pxi标准接口定义
pxi标准接口定义PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）是一种用于自动测试和测量系统的开放式标准接口。
它是一种基于PCI总线的模块化测量和控制平台，提供了高速数据传输、可扩展性和可靠性。
PXI标准接口的定义和应用领域将在本文中进行探讨。
1. 概述PXI标准接口是由美国国家仪器标准委员会（NIVSC）制定的。
它最早的版本是在1997年发布的，并在随后的几年中不断发展和完善。
与传统的测试和测量系统相比，PXI接口提供了更高的带宽和更低的延迟，适用于高速数据采集和快速控制。
2. PXI硬件PXI硬件由主机控制器、插槽、模块和后板组成。
主机控制器通过PCI总线与插槽通信，插槽用于安装模块，后板用于提供电源和时钟等接口。
PXI接口采用了插拔式机械结构，使得模块可以方便地插入和拔出，方便了系统的构建和维护。
3. PXI模块PXI模块是测试和测量系统的核心组成部分。
它们可以进行采集、控制、生成信号等操作，并通过PXI接口与主机控制器进行通信。
PXI模块的种类非常丰富，包括数据采集卡、信号发生器、数字多用途IO卡等。
不同的应用场景需要不同类型的模块来满足测试和测量的需求。
4. PXI总线PXI总线是主机控制器与插槽之间进行数据传输的通道。
它采用PCI总线的架构，具有高速数据传输和低延迟的特点。
PXI总线的带宽和延迟对于测试和测量系统的性能至关重要，可以确保数据的及时准确传输，降低系统的响应时间。
5. PXI软件PXI软件是支持PXI标准接口的操作系统和应用程序。
通常，PXI系统使用基于Windows的操作系统，例如Windows 10。
此外，还有一些专门用于测试和测量领域的应用软件，如LabVIEW、TestStand等。
PXI软件提供了友好的用户界面和丰富的功能，简化了测试和测量系统的开发和使用。
6. PXI应用领域PXI标准接口广泛应用于各种测试和测量领域。
例如，它可以用于电子设备的测试和验证，如电源稳定性测试、功率分析和数字信号处理等。
PXI是什么
PXI是什么？PXI是一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台，具备机械、电气与软件等多方面的专业特性。
PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）充分利用了当前最普及的台式计算机的高速标准结构——PCI。
PXI规范则是CompactPCI规范的扩展。
CompactPCI定义了具备坚固封装的工业版PCI总线架构，在易于安装和拆卸硬件模块的前提下提供优秀的机械整合性。
因此，PXI产品具有级别更高、定义更严谨的环境一致性指标，符合工业环境下振动、撞击、温度与湿度的极限要求。
PXI在CompactPCI的机械规范上强制增加了环境测试过程与主动冷却装置，以简化系统集成并确保不同厂商产品之间的互用性。
PXI还在高速PCI总线的基础上补充了专为测量与自动化应用设计的定时与触发特性。
总的来说，PXI是一种坚固的模块化仪器平台，它提出了基于计算机的高性能标准化测量与自动化方案。
以合理的价位提供比原有系统架构出色得多的性能。
PXI用户自然地享有很多便利，如低价、易用、灵活的PC技术；开放的工业标准以及与CompactPCI产品的完全互用性。
PXI系统联盟(System Alliance) PXI平台的标准是由PXI系统联盟维护管理的。
该联盟由超过60家致力于研究PXI的公司组成，主要负责三项工作：1、广PXI标准，鼓励更多厂商的产品支持；2、维护与CompactPCI的完整互用性的同时，确保PXI产品在机械、电气与软件等各个层面的众厂商互用性；3、PXI规范，必要时进行修订，并保证对符合前期PXI规范的产品向下兼容。
这些工作旨在简化与改善用户对PXI的使用。
联盟的首要任务是确保PXI平台内部及PXI平台与其它诸如台式计算机、CompactPCI、VXI等已有平台之间的简易集成性。
PCI PXI平台是基于PCI总线的。
PCI总线作为开放的工业标准，在测试与测量工程上具有不少优势。
GPIB、VXI、PXI、LXI仪器自动测试系统的应用与发展
GPIB、VXI、PXI、LXI仪器自动测试系统的应用与发展一、自动测试系统和测试总线的基本概念自动测试系统(Automatic Test System，ATS)指的是以计算机为核心，在程序控制下，自动完成特定测试任务的仪器系统。
与传统测试仪器不同，自动测试系统强调在计算机的控制下，由若干可程控的通用设备共同完成测试任务。
AST首先要解决的关键问题是程控设互相协议的问题，也就是接口总线问题。
测试总线是指可以应用在测试、测量和控制系统中的总线。
在专用测试设备中的总线包括GPIB （General Purpose Interface Bus）、VXI（VMEbus eXtensions for Instrumentation）、PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）、LXI(LAN eXtensions for Instrumentation）等总线。
二、基于GPIB总线技术的自动测试系统1、GPIB发展历程最初的GPIB是在1960年代后半期由惠普（当时称为HP-IB）开发的，用于连接和控制惠普制造的可编程仪器。
在引进了数字控制器和可编程测试设备之后，对来自多个厂商的仪器和控制器之间进行标准高速通信接口的需求也应运而生。
在1975年，美国电气与电子工程师学会（IEEE）发布了ANSI/IEEE标准488-1975，即用于可编程仪器控制的IEEE标准数字接口，它包含了接口系统的电气、机械和功能规范。
最初的IEEE 488-1975在1978年经过修改，主要是出版声明和附录方面。
现在这个总线已经在全世界范围内被使用，它有三个名字：∙通用接口总线（GPIB）∙惠普接口总线（HP-IB）∙IEEE 488总线由于最初的IEEE 488文档并没有包含关于使用的语法和格式规范的叙述。
这部分工作最终形成了一个附加标准IEEE 488.2，用于IEEE 488（被更名为IEEE 488.1）的代码、格式、协议和通用指令。
基于PXI的虚拟仪器测试系统
基于PXI的虚拟仪器测试系统
陈万里;王丽霞
【期刊名称】《仪器仪表用户》
【年(卷),期】2007(014)006
【摘要】介绍了基于 PXI 总线的虚拟测试仪的应用,并剖析了基于PXI总线的虚拟仪器测试系统的智能性.实时性,可靠性、模块化,可扩展性等特点.对虚拟仪器的未来形式进行了展望.
【总页数】2页(P67-68)
【作者】陈万里;王丽霞
【作者单位】黄河科技学院,河南,郑州,450063;黄河科技学院,河南,郑州,450063【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于PXI虚拟仪器的机械工程测试系统设计 [J], 郭艳珠
2.基于PXI虚拟仪器的机械工程测试系统开发 [J], 郭艳珠;李晓茸
3.基于PXI和虚拟仪器的汽车发动机电控单元测试系统 [J], 刁春敏
4.基于PCI/PXI/VXI总线的虚拟仪器测试系统 [J], 鲍芳;冯燕
5.基于PXI总线和虚拟仪器的智能传感器测试系统 [J], 张林锐;唐力伟;栾军英因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
【NI资料】PXI架构介绍
【NI资料】PXI架构介绍目录1. 概览2. 硬件概览3. 机械架构4. 电子架构5. 系统概述6. 实际示例：PXI系统内的通信1. 概览为了帮助您更深入地了解PXI，请参见图1 中的两张图片。
该图片将PXI系统的机箱、控制器及PXI(e)外围模块与商用台式机组件进行了比较。
关键在于了解PXI的组成架构及其如何匹配商用PC技术：∙PXI机箱与台式机机箱的对比∙PXI控制器与台式机CPU、内存、I/O的对比∙PXI(e)外围模块与台式机PCI(e)外围模块的对比图 1. PXI系统与商用台式机的对比PXI(面向仪器系统的PCI扩展) 是一个基于PC的成熟平台，适用于测量和自动化系统。
它提供了电源、冷却和通信总线来支持同一机箱内的多个仪器模块。
PXI采用基于PC的商用PCI总线技术，但同时结合了坚固的CompactPCI模块化封装以及重要的定时和同步功能。
外围部件互连专业组(PCI-SIG)发布了PCI的进化版——PCI Express标准，显著提高了系统带宽。
负责管理PXI的PXI系统联盟(PXISA)采用了最新一代的商用PC总线技术，实现了PXI到PXI Express的演变。
PXI Express保持了PXI功能，以确保系统的向后兼容性，除了具有标准的PXI功能外，它还提供了更高的带宽、电源、冷却、定时和同步功能。
PXI和PXI Express拥有如此丰富的功能，看起来似乎非常复杂，但是，这些技术的核心是相同的：主流PC通信总线。
PXI和PXI Express机箱为当代工程师的测量和自动化系统提供了一个应用广泛的成熟架构。
由于PXI是由PXISA管理的开放式规范，任何厂商都可开发PXI产品。
为了更好地解释底层PXI系统细节，本文重点介绍了PXISA制定的PXI规范,以及这些规范如何在NI PXI硬件中得到体现。
2. 硬件概览The PXISA 硬件规范规定了与机械、电子和软件架构相关的所有要求。
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PXI模块仪器系统马 嘉(北京银河电子技术公司 北京 100037) 摘要 PXI模块仪器系统问世一年多以来受到人们极大的关注,1998年国内已拥有了PXI的第一批用户。
本文就PXI的产生背景、系统构成、技术特性、实际应用、主要模块等方面做一概略的介绍。
关键词 PXI CompactPCI 计算机 模块 仪器系统PXI Modular Instrumentation System Abstract:P X I M odular Instrumentation had set store by many engin eers sinceit came on th e scene one year ago.Chi-na already had the first customers of PXI in1998.This article will giv e a introduction summarily in generating background ,s ys tem constitu tion,performance,appl ications,and main modular products of PXI.Key Words:PXI CompactPCI Com pu ter M odular Instrumen tation sys tem 信息时代的到来,极大地促进了科学和生产的发展,而现代科研生产对测试和测量提出了更高的要求,其测试工作量之大,内容之复杂,对测试速度、精度要求之高,已经使原有的测试方法、测试手段及测试设备不能满足这方面的要求。
因此,信息产业的高速发展,促进和推动着自动测试技术及系统集成技术迅速发展。
微电子技术和计算机技术的最新成果,更促进了测试技术和仪器与计算机的结合,为自动测试技术及系统集成技术的发展创造了极其重要的条件。
GPIB接口技术已有三十多年的历史;由于其价格低廉,技术相对简单,目前仍广泛应用于科研和生产领域。
V X I总线技术推出十余年来,各厂商已开发出1300余种模块,但其价格高昂,应用受到一定程度的限制,主要应用在航空、航天等科研和生产领域。
1997年10月,美国Na tional Instruments公司(以下简称N I)率先推出了PX I模块仪器系统的技术规范,它一经出现,立刻受到各方面有识之士极大的关注,作为一个开放的工业标准,已有35个公司正式表示承认并成立了PX I系统联盟。
在我国,1998年已拥有了PX I模块仪器系统的第一批用户。
目前,由于PX I模块仪器系统其卓越的性能和极低的价格,使越来越多的从事自动测试测量的工程技术人员开始关注PX I的发展。
本文将PX I模块仪器系统的性能、系统构成和应用做一简单介绍。
1 概述通常我们要求自动测试系统具备测试速度快、坚固耐用、紧凑且集中于一模块化结构的特点,以使在软、硬件方面的投资发挥最大的效益。
在进行系统集成设计时我们要把握这样一个原则,即尽量利用现有的标准化的廉价的软件工具以简化测试系统的开发,同时也寻求一种简单的方法将G PIB、V X I和串行仪器集成于同一系统之中。
此外,我们还需要一个测试和数据管理系统以便能够测试产品的所有的特性,从而改进设计以提供更好的产品。
PX I模块仪器系统可以满足上述的要求,而采用很多人已经熟悉的LabV IEW和LabWindow s/CV I等软件可以简化测试程序的开发,同时专为用户定制的测试执行软件和类似的测试和测量工具软件,如仪器驱动器、软面板,以及V ISA(虚拟仪器软件结构)更使得测试管理简单化并加快了系统集成的速度。
PX I(PCI eX tension for Instr umentation)是将PCI 总线扩展到仪器方面而推出的以PC机为基础的高性能低价位的模块仪器系统。
PX I的核心是Co mpact PCI 的结构与Microsoft W indow s软件,也即是说,将高速PCI总线和Compact PCI模块结构的所有优越性能(如优良的机械性能,易于系统集成,以及比台式计算机更多的扩展槽等)集中于一身,加上人们在台式P C机上所熟悉使用的M icro softWindo ws软件,这就构成了PX I模块仪器系统。
PX I保持了与CompactPCI完全的兼容性,这一切,都使得PX I用户能够把包括机械、电气和软件在内的所有PCI的优越性能和M icro soft W indow s软件直接应用到测试、测量、数据采集和工·28· 技术论坛计算机自动测量与控制.1999.7(1)Computer Automated Meas urement&Control收稿日期 1999-01-15业控制中去,而随着众多厂商加盟PX I系统联盟,使得用户在配置PX I系统时可以从日益增多的PX I模块以及众多厂商提供的数以百计的CompactPCI模块中来选择合适的产品。
总之,直接把当今成为主流的PCI计算机技术、M icro soft Windo ws软件以及Compact PCI模块结构巧妙地结合在一起,在不牺牲测量指标以及不增加开发费用的情况下,推出的具备更高性能和性价比的PX I 模块仪器系统,极大地满足了不同层次用户对测试、测量、数据采集和工业自动化的应用需求,PX I对于各种便携式、台式和标准架装测试系统都是适宜的。
2 PXI模块仪器系统的构成与V X Ibus系统类似,为节省空间,PX I模块系统将所有的仪器模块、固定件和PC机集中装入一个标准机箱内。
目前有四种3U尺寸的高性能机箱可供选择:PX I-1000、PX I-1010、PX I-1020和PX I-1025,四者均为8槽机箱,它可为仪器模块提供经过过滤的和强制冷却的空气。
PX I机箱在设计上有着严格的要求以满足系统在噪声、潮湿、震动或冲击环境中的可靠工作:PX I-1000具有一个可拆卸的电源模块和冷却模块;而PX I-1010包括四个附加的扩展槽以用于机箱内的信号调理模块,以上两种形式均适用于架装结构。
PX I-1020为带有L CD的台式机箱,PX I-1025为带有LCD和键盘的便携式机箱。
四种PX I机箱均有内置的具有高性能的定时和同步装置,一个10M Hz的系统参考时钟用以同步多个数据采集模块。
用户可以给几个仪器模块排序,这些模块执行不同的测试程序步骤,而这些不同的测试程序是以八个总线触发线中的任何一个或者在PX I背板上的专用星形触发器触发的,内置的本地总线可以用于临近的周边槽之间的模拟或数字通信。
PX I控制器安装在机箱中最左边扩展槽中,它是一个高性能的模块化的奔腾计算机。
其余7个扩展槽用来安装各仪器模块。
由于PX I模块仪器系统的坚固便携和规范化,用户可以将整个测试系统带到现场或需要进行测量的任何地方,也可以将PX I装在机架上使用。
用户在PX I 方面的投资效益是长期的,因为在必要时只需升级或更换个别的模块而无须更换整个系统即可满足新的测试要求。
尤其值得一提的是,PX I还保护了用户在GPIB和V X I仪器方面的投资,用PX I-G PIB接口模块可以控制任何带有GP IB接口的仪器,而用M X I-2接口模块则可以控制任何V X I或V M E系统,即是说,利用PX I用户可以组成与G PIB或V X I的混合系统,这极大地方便了用户,用户可以根据需要和实际可能去组建系统(如图1所示)。
归纳起来,一个由PX I组成的自动测试系统可选择下述硬件和软件组成:1.PX I机箱;2.G PIB、V X I、串口仪器控制器;3.模拟输入/输出模块;4.数字输入/输出模块;5.计数器/定时器;6.示波器、数字多用表和串行数据分析仪等仪器模块;7.多路开关模块;8.图像采集模块;9.信号调理模块;bV IEW、La bWindow s/CV I(C/ C++),和/或Co mponent/W ork(Visual Basic)等系统软件;11.即插即用仪器驱动器;12.测试管理和执行软件。
3 PXI模块仪器系统的应用3.1 数据采集通常由于数据采集系统无论在体积上还是在性能和功能上都十分庞大,因此需要有一个既灵活又可操作的解决方案,PX I以其模块化结构和标准化软件解决了这一困难要求。
PX I系统使用在台式PC机系统中使用的统一软件,却提供了更为坚固的机械结构,以及足够的用于安装数据采集模块的扩展槽,尤其是PX I直接采用了标准计算机,用户在配置数据采集系统时无须增加费用即可直接获得当今计算机的全部优越性能。
在具体设计数据采集系统时,可选用N I公司提供的PX I数据采集模块。
N I公司E系列多功能I/O产品在一个模块中集中了模拟、数字和计数/定时、输入/输出等功能,它所采用的成熟的测量技术保证用户进行精确测量而无需估算。
用户可以利用模拟输入功能测量各种量程的AC/DC电压信号,利用内置的计数器/定时器可以测量脉宽和频率,以及进行瞬态分析,利用模拟输出功能可产生波形或设置直流断点进行过程控制,利用这些多功能I/O模块可以连接外部数字电路,或控制继电器。
对于要求更高级性能的应用,如图1·29·第1期PXI模块仪器系统图表生成,可选用具有80M bytes/s数据传输速率的高速32通道数字I/O模块,而对于高信号密度的应用,则可选用具有96通道的数字I/O模块或具有64通道的模拟I/O模块。
由于PX I具有Window s即插即用的能力,系统可以自动识别所安装的任何新的模块,用户可以很容易地和快速更换系统中的任何模块,包括嵌入式计算机模块。
此外,还有与PX I配套工作的全套信号调理选件。
为确保精确和可靠的变换测量,经常需要在将信号送入数据采集模块之前进行信号调理。
这些信号调理选件包括放大、隔离、多重滤波、桥式整流以及所有类型变换器的激励。
3.2 工业自动化系统将PX I应用到工业自动化中去也是很理想的选择,因为PX I完全与Compact PCI兼容,因此可以从众多厂商生产的产品中选择合适的模块及相应的软件组建成体积小、坚固耐用的模块化系统,利用开放的工业标准则大大提高了系统的可靠性、性能和系统集成速度。
N I公司也提供了用于PX I和Co mpact PCI的工业自动化产品,如用于和现场装置连接的CAN、De-v iceN ET、RS-232、RS-485和基金会现场总线等工业通信接口产品。
此外,将图像采集、动作控制和数据采集模块集成在同一机箱内可用于生产线大批量产品的制造、检验和测试。
3.3 机械观测和图像处理计算机观测系统在高效率的大量重复生产的产品和元件测试中起着重要作用。