ay: block;">
測量儀器總線從上世紀70年代的GPIB開始,已經經歷了數(shù)代的發(fā)展。如今市場上存在著各種不同的測量儀器總線。每種總線都有自己的特點和優(yōu)勢,適用于不同的應用領域。本文簡要介紹了GPIB、VXI、PXI、LXI的發(fā)展歷史和技術特點。
1．GPIB(General Purpose Interface Bus)總線
GPIB在70年代由惠普提出,然后批準成為IEEE488標準,成為業(yè)界接受的第一個程控通用儀器總線。用GPIB總線最多可同時連接14臺設備。線纜長度最大為2米。由于歷史悠久,GPIB具有最廣泛的軟硬件支持。幾乎所有的獨立儀器都配有GPIB接口。
GPIB測量系統(tǒng)的結構和命令簡單,有專為儀器控制所設計的接口信號和接插件,具有突出的堅固性和可靠性。網絡上也有各種GPIB驅動,因而具有較好的兼容性。GPIB適合自動化現(xiàn)有的測試設備、混合測控系統(tǒng)和特殊要求的專用儀器的系統(tǒng)。GPIB的缺點是無法提供多臺儀器同步和觸發(fā)的功能,在傳輸大量數(shù)據(jù)時帶寬不足。
2．VXI(VMEbus eXtensions for Instrumentation)總線
1987年VXI總線聯(lián)盟(VXIbus Consortium)成立。1987 年7 月, VXI總線規(guī)范的第一個版本由VXI總線聯(lián)盟發(fā)布,幾經修改、完善,于1992 年9 月17 日被IEEE 標準局批準為IEEE-1155-1992 標準。
VXI總線的出現(xiàn),將高級測量與測試應用設備帶入模塊化領域,它擁有穩(wěn)定的電源、強有力的冷卻能力和嚴格的RFI/EMI屏蔽。具有結構緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強(最新的3.0版規(guī)范總線帶寬提高到160M/s)、定時和同步精確等特點,適用于組建大、中規(guī)模的自動測量系統(tǒng)和對速度、精度要求高的應用場合。單個VXI卡箱最多可擴展到13個槽位。VXI現(xiàn)在主要用于大型的ATE系統(tǒng)、航空、航天等國防軍工領域。有80多家供應商提供超過1200種VXI產品。
3．PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)總線
1997年9月1日,NI發(fā)布了一種全新的開放性、模塊化儀器總線規(guī)范——PXI。PXI是PCI在儀器領域的擴展。1998年由NI公司與其他測試設備廠商合作成立PXI系統(tǒng)聯(lián)盟(PXISA)。該聯(lián)盟負責制定與推廣PXI規(guī)范,將PXI作為一個開放的工業(yè)標準推向市場。如今,PXI系統(tǒng)聯(lián)盟已經擁有70多家成員公司,提供超過1200種符合PXI標準的產品。
PXI系統(tǒng)具有多達八個擴展槽(一個系統(tǒng)槽和七個儀器模塊槽)。通過利用PCI-PCI橋技術擴展多臺PXI系統(tǒng),可以使擴展槽的數(shù)量理論上最多能擴展到256個。
PXI總線是在PCI總線內核技術上增加了成熟的技術規(guī)范和要求形成的。PXI總線與臺式PCI規(guī)范具有完全相同的PCI性能。PXI系統(tǒng)由硬件與軟件兩個部分組成。
PXI的規(guī)格有兩種:3U和6U。PXI硬件由3個基本部分組成:機箱、系統(tǒng)控制器和外設模塊。硬件部分基于CPCI規(guī)范,即PICMG 2.0。它通過增加用于多板同步的觸發(fā)總線和參考時鐘、用于進行精確定時的星形觸發(fā)總線、以及用于相鄰模塊間高速通訊的局部總線來滿足試驗和測量用戶的要求。PXI規(guī)范在CompactPCI機械規(guī)范中增加了環(huán)境測試和主動冷卻要求以保證多廠商產品的互操作性和系統(tǒng)的易集成性。
PXI的軟件要求包括支持Microsoft Windows NT 和95 (WIN32) 這樣的標準操作系統(tǒng)框架,要求所有儀器模塊帶有配置信息和支持標準的工業(yè)開發(fā)環(huán)境(如NI的LabVIEW、LabWindows/CVI和Microsoft的VC/C++、VB和Borland的C++等)、而且符合VISA規(guī)范的設備驅動程序(WIN32 device drivers)。
4．LXI(LAN eXtensions for Instrumentation)總線
LXI由安捷倫科技和VXI Technology公司于2004年推出。2004年11月LXI聯(lián)盟(LXI Consortium)成立,旨在開發(fā)、支持和促進LXI標準。2005年9月LXI聯(lián)盟正式公布LXI 的1.0標準。2006年第一季度首批通過LXI認證的產品推出。現(xiàn)在LXI聯(lián)盟成員數(shù)量為49家公司。已有152種產品通過LXI標準認證。
LXI基于IEEE802.3以太網技術,是以太網在儀器領域的擴展。LXI總線速度現(xiàn)在最快達到千兆bps,未來還將向萬兆bps發(fā)展。LXI理論上支持的設備數(shù)目不受限制。并且通過使用路由器、交換機和中繼器,對線纜長度幾乎沒有限制,還可以使用無線局域網技術。LXI不受地理限制,可以實現(xiàn)遠程測量應用。LXI被認為未來將取代GPIB。相比GPIB,LXI還存在一定的延遲問題。
支持LXI的儀器分為三個等級:
等級A:觸發(fā)總線硬件觸發(fā)機制；IEEE1588精確時間協(xié)議同步；網絡功能性(辨識,瀏覽界面)。
等級B:IEEE1588精確時間協(xié)議同步；網絡功能性(辨識,瀏覽界面)。
等級C:網絡功能性(辨識,瀏覽界面)。
作者:陳佳
