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1、基于PXI的便携式测控系统引言 20世纪60年代末期,Hewlett-Packard设计出了所谓的HP-IB(Hewlett-PackardInterfaceBus)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(GeneralPurposeInterfaceBus)。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(VMEbuseX
2、tensionsforInstrumentation)。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PCIBus为架构的仪器模块大为发展。因此1998年PXISystemAlliance（PXISA）成立,让PXI（PCIeXtensionsforInstrumentation）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、控制自动化的平台。
3、1PXI简介 简单来说,PXI是以PCI(PeripheralComponentInterconnect)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PCIbus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1所示。 1.1PXI系统内部结
4、构 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（Systemcontrollermodule）以及数个外设模块（Peripheralmodules）。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（StarTriggerController
5、Slot）。 1.2PXI特有信号 背板上的P1接插件上有32-bitPCI信号,P2接插件上则有64-bitPCI信号以及PXI特殊信号。那么PXI特有的信号又是什么呢？PXI的信号包含了以下几种,其完整的架构如图3所示 1.2.110MHz参考时钟(10MHzreferenceclock) PXI规格定义了一个低歪斜(lowskew)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（peripheralslot）,其特色是由时钟源（Clocksource）开始至每一槽的布线长度都是等长的,
6、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。基本的10MHz参考时钟架构如图4所示。 1.2.2局部总线（LocalBus） 在每一个外设槽上,PXI定义了局部总线以及连接其相邻的左方及右方外设槽,左方或右方局部总线各有13条,这个总线除了可以传送数字信号外,也允许传送模拟信号。比如说3号外设槽上有左方局部总线,可以与2号外设槽上的右方局部总线连接,而3号外设槽上的右方局部总线,则与4号外设槽上的左方总线连接。而外设槽3号上的左方局部总线与右方局部总线在背板上是不互相连接的,
7、除非插在3号外设槽的仪器模块将这两方信号连接起来。局部总线架构如图5所示。 1.2.3星形触发（StarTrigger） 设槽2号的左方局部总线在PXI的定义下,作为另一种特殊的信号,叫做星形触发。这13条星形触发线被依序分别连接到另外的13个外设槽（如果背板支持到另外13个外设槽的话）,且彼此的走线长度都是等长的。也就是说,若在2号外设槽上同一时间在这13条星形触发在线送出触发信号,那么其它仪器模块都会在同一时间收到触发信号（因为每一条触发信号的延迟时间都相同）。也因为这一项特殊的触发功能只有在外设槽2号上才有,因此定义了外设槽
8、2号叫做星形触发控制器槽（StarTriggerControllerSlot）。请看图6的星形触发架构说明。 1.2.4触发总线（TriggerBus）
