测控总线大作业

测控总线课程考查

课程名称：测控总线课程编号：1213391

学分：2 学时32（4）

考核方式：考查

任课教师：杨银贤

所选题目：PXI总线及其在多路数据采集系统中的应用设计

学生班级：电科1101班

姓名：葛迎杰

学号：1101207106

淮阴工学院电子与电气工程学院

2013.11.12

考查目的：考查学生对测控总线基础知识的掌握程度及应用设计能力

考查方式：大作业或论文形式

考查要求：

1、选取以下任意一种总线：1）Can 总线；2）iCan总线；3）Lon总线；4）GPIB总线；5）CAMAC总线；6）VXI总线；7）PXI总线；8）Multibus总线；9）STD总线，10）其它工业测控总线，作为本次大作业（或论文）的总线考查对象。题目取为⨯

⨯中的应用设计。

⨯总线及其在⨯

2、概括介绍该总线的概念，特点，通信原理、应用方法与技巧等相关知识。

3、以该总线为基础设计一个测控总线的应用实例，包括：1）自定义的设计指标，比如通信距离、通信路数、通信速率等；2）硬件电路设计（器件参数选择、原理图等）；3）软件设计（程序流程图，重要程序段代码等）。

4、总字数不得少于3000字；可打印（字体统一为宋体，小四，1.5倍行距）也可手写。

5、独立完成，不得抄袭；一经发现，所有相关同学成绩为零。

考查评分标准：

参加考查的学生需按时提交考查纸质文稿，根据考查要求中的各点规定完成质量情况对结果进行评分。考查成绩按优秀、良好、中等、及格、不及格五等级

评定。

1．成绩评定的主要依据

(1) 学生的学习态度，工作作风，独立工作能力。

(2) 大作业或者论文完成情况。

(3) 大作业或者论文的质量与规范性。

(4) 创新性。

2．评分标准

优秀：

(1) 学生的工作态度认真，作风严谨，独立工作能力强。

(2) 思路清晰，方案选择合理，能圆满地完成考查要求的任务。

(3) 大作业或和论文内容完整，论述详尽，计算正确，层次分明，书写规范。

(4) 有一定的创新性。

良好：

(1) 学生的工作态度认真，作风严谨，独立工作能力较强。

(2) 思路清晰，方案选择合理，能较好地完成考查要求的任务。

(3) 大作业或和论文内容完整，论述详尽，计算正确，层次分明，书写规范。中等：

(1) 学生的工作态度认真，作风严谨，有一定的独立工作能力。

(2) 思路比较清晰，方案选择基本合理，基本完成考查要求的任务。

(3) 大作业或和论文内容完整，论述较详尽，计算基本正确，层次分明，书写较规范。

及格：

(1) 学生的工作态度比较认真。

(2) 基本完成考查要求的任务。

(3) 大作业或和论文内容基本完整，书写较规范。

不及格：

(1) 工作态度不端正，抄袭他人成果。

(2) 思路模糊，过程不清，方案选择不当，不能按时完成所规定的考查任务或大作业或者论文中存在重大原则性错误。

PXI总线及其在多路数据采集系统中的应用设计

摘要：针对航天测试系统中提出的多通道数据采集要求，采用PXI采集卡，设计了多路温度、液位、电压等信号的采集系统。使用VC++2008编写了采集控制程序，可以实时显示和处理多路测试数据。本系统已成功应用于某测试任务。关键词：多通道数据采集；PXI总线；采集系统；VC++2008

1、PXI总线简介

随着现代计算机技术和电子测试技术的飞速发展，对测试系统提出了越来越高的要求。20世纪末，美国国家仪器公司（简称NI）发布了一种全新的开放性、模块化仪器总线规范----PXI。PXI是PCI在仪器领域的扩展(PCI Extensions for Instrumentation), 它将Compact PCI规范定义的PCI总线技术发展成适合于试验、测量与数据采集场合应用的机械、电气和软件规范，从而形成了新的虚拟仪器体系结构。制订PXI规范的目的是为了将台式PC的性能价格比优势与PCI总线面向仪器领域的必要扩展完美地结合起来，形成一种主流的虚拟仪器测试平台。

PXI这种新型模块化仪器系统是在PCI总线内核技术上增加了成熟的技术规范和要求形成的。它通过增加用于多板同步的触发总线和参考时钟、用于进行精确定时的星形触发总线、以及用于相邻模块间高速通讯的局部总线来满足试验和测量用户的要求。PXI规范在Compact PCI机械规范中增加了环境测试和主动冷却要求以保证多厂商产品的互操作性和系统的易集成性。PXI总线满足VISA(Virtual Instrument Software Architecture)体系,确保了对工业标准的个人计算机的软件兼容。PXI总线除了具有PCI总线的功能外，在仪器仪表方面，还提供了10MHZ的系统时钟、8根TTL触发总线、具有13线数据宽度的局部总线、等机制以满足高性能仪器仪表应用的要求。

PXI的软件要求包括支持Microsoft Windows NT 和95 (WIN32) 这样的标准操作系统框架，要求所有仪器模块带有配置信息（configuration information）和支持标准的工业开发环境（如NI的Lab VIEW、LabWindows/CVI 和Microsoft的VC/C++、VB和Bor land的C++等）、而且符合VISA规范的设备驱动程序（WIN32 device drivers）。

PXI规范还规定了仪器模块和机箱制造商必须提供用于定义系统能力和配

置情况的初始化文件等其它一些软件要求。初始化文件所提供的这些信息是操作软件用来正确配置系统必不可少的。例如，通过这种机制，可以确定相邻仪器模块是否具有兼容的局部总线能力。如果信息不对或者丢失，将无法操作和利用PXI的局部总线能力。

PXI模块仪器系统以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其发展及应用。

为满足某航天测试任务要求，本文采用凌华科技的PXI-2206数据采集卡和PXI-2208数据采集卡，使用VC++2008编写控制程序，实现了多路温度、液位、电压等信号的采集和实时显示。

2、系统方案设计

模拟信号采集是将被测的模拟信号转换成计算机能处理的数字信号的过程。选用模拟采集卡时，除了要了解板卡的核心器件(A／D转换器)以外，还需了解板卡的其它相关部件和指标。

2．1 板卡选型依据及分析

对于模拟采集卡的选型，主要从以下4个方面进行考虑：

（1）信号幅值范围和分辨率

模拟采集卡的幅值范围和分辨率体现的是其能采集的模拟信号的电压范围和采集精度。对于某一特定的采集卡，其分辨率是一定的，因此幅值范围就决定了采集数据的精度。例如一块16位的采集卡，如果其采集范围越大，其一个量化单位所对应的值也就越大，精度越小；反正则精度越大。

（2)最高采样率

模拟采集卡的最高采样率表示了它的最高采样速度，它限制了采集卡能处理的信号的最高频率(最高采样率的一半)。最高采样率表示的是单通道采样时能使用的最高采样频率，因此对于多通道采样来说，每通道能够达到的最高采样率是最高采样率与通道数的商。

（3)通道数

通道数是指采集卡能同时采集多少路信号。

（4)信号输入方式

根据测量信号源类型的不同，其输入方式也不同，可分为3种：无参考地单