基于vxi总线的多通道高速数据采集模块的研制

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1、南京理工大学硕士学位论文基于VXI总线的多通道高速数据采集模块的研制姓名：魏云龙申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：周严2001.12.1硕士论文基于VXI总线的多通道高速数据采集模块的研制礤425G971概述1．1选题背景及意义1．1．1概述当今时代是计算机时代，由于计算机技术、微电子技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在测试技术与仪器上的应用，新的测量理论与方法、新的测量领域和新的仪器结构不断涌现，在许多方面已冲破传统仪器的概念，测量仪器的功能和作用已发生了变化。七十年代已来，随着微处理器及PC机的问世，先后出现了智能仪器(Sm

2、artInstrument，缩写为SI)、GPIB、个人仪器(PersonInstrument，缩写为PI)、插卡仪器(Insmunent—on—A—Card，缩写为IAC)。八十年代中后期，世界上五家著名的仪器制造商Hewlett—Packard，Tektronix，ColoradoDataSystem，Racal—Dana和Wavetek接受美国军方委托，根据VME计算机总线，欧卡标准和IEEE4888．2等标准，于1987年7月公布了一种新的总线标准一VxI(VMEbusExtensionforInstrL眦entation∽总线，即VME总线

3、在仪器领域的扩展。这种在VME总线基础上扩展而形成的模块化仪器的共用体系结构，吸收了VME总线的高速通讯、便携及GPIB易于组合的优点，兼顾了测量仪器的特征和要求，增加了用于仪器同步的触发总线、各种仪器电源、零槽模块功能、配电、冷却以及电磁兼容性等优点，使测量仪器乃至整个测试系统的性能和速度大幅度提高。VXl总线经过几次修订，已于1992年被接受为IEEE标准(IEEESTDll55一1992)P】，成为一种在世界范围内开放的行业标准。从VXI总线诞生至今，因其丌放式结构、强大的测试功能、系统的高集成度、高可靠性和高吞吐量，同时能有效地降低电子测量的

4、测试费用，而被越来越广泛地应用于生产制造、研究开发及系统服务等广泛领域中。全球每年的销售额都在以约25％的速度递增，显示出了VXI总线的强大生命力。因此被国内外专家认为是电子仪器发展史上的一个重要里程碑，电子仪器和自动测试领域的“第三次革命”。VXI设备间的连接方式常采用基于VXI的内嵌式CPU方式、GPIB到VXI转换的方式和MXI方式三类，并可保证VXl支持网络操作。这三种方式的性能以内嵌式最好，MXl其次，GPIB方式又其次。价格以GPIB最低。e．IEEl：itute0：．IEEf5．n】cS(6)999997．皈发B硕士论文基于VXl总线的

5、多通道高速数据采集模块的研制VXI标准只解决了仪器的硬件规范问题，于是，1993年9月成立了VXlNug&play联盟，制定了V'X／plug&play标准，从而保证了VXI系统间的通用性【3l。VXlplug&play标准强调了VXI的系统框架，将系统软件分为四层，并强调各层软件及接口，以保证虚拟仪器系统的通用及高效。VXIplug&play认为软件在虚拟仪器中如此重要，以至于提出“软件就是仪器”一的看法。为实现互换性目标，1998年9月成立了ⅣI(1terchangeableVirtualInstrument)基金会，并制定了IVI规范。采用ⅣI

6、驱动器的测试程序具有与仪器无关性14】。当测试仪器淘汰或损坏时，可采用同类仪器代替，测试仪器仍能运行，这样可以大大地降低测试系统的研制周期和开发成本。1．1．2选题目的和意义与传统仪器及其它类型的虚拟仪器相比，基于VXI总线的虚拟仪器有许多优点【5l：(1)同传统仪器相比，VXI总线虚拟仪器的软、硬件都具有开放性、模块化、可重复使用及互换性强等特点，能最大限度地满足用户需求，提高软、硬件的使用效率，其系统组建的灵活性是传统仪器所无法比拟的。(2)VXI总线提供了一个严格规定各模块电磁兼容的环境，这个低噪声并具有严格控制的异步通讯和模块触发能力的平台，

7、明显改善测试系统的性能。仪器系统结构紧凑，所有模块通过背板总线进行通讯，硬件使用环节大大减少，因此可以减少测量误差，进一步提高测试系统的精确度。(3)VXI总线虚拟仪器系统便于未来扩展和系统升级。由于VXI总线是开放式结构，标准化程度高，只要一次投资VXI总线开发系统，就可以开发出适用不同需要的模块。为提高测试系统性能或完成不同测试任务，只要加入或更换所需的模块，甚至只需对软件加以更变便可达到功能扩展的目的，而不需要购买一个全新的系统。因此VXI总线虚拟仪器系统便于未来扩展和升级。此外，基于VXI总线的虚拟仪器还有测量速度高、技术更新周期短、系统组建

8、时间短等诸多优点。因此，VXI总线为实现高性能的虚拟仪器提供了一个极好的平台。然而，目前国内对VXI总线仪器