總線標(biāo)準(zhǔn)的回顧與展望
從上世紀(jì)70年代推出的專用于儀器控制的GPIB總線,到現(xiàn)在被廣泛使用的USB、VXI、PXI和最新推出的LXI、PXI Express,不斷涌現(xiàn)的新型總線技術(shù)在幫助工程師更快捷高效完成測量任務(wù)的同時,也引起了廣泛爭論。在之前上海舉辦的第三屆PXI TAC 2006（2006年P(guān)XI技術(shù)和應(yīng)用論壇）上,NI公司PXI、儀器控制和自動化測試軟件類產(chǎn)品市場經(jīng)理Richard McDonell先生和NI中國（包括香港區(qū)）市場經(jīng)理朱君女士攜手此次參與論壇的6家PXI聯(lián)盟廠商代表,與媒體共同回顧并展望了總線技術(shù)的發(fā)展歷史,以及PXI在市場中的獨(dú)特定位。
測量系統(tǒng)的總線技術(shù)主要分為兩類：外部總線,即分立儀器總線（GPIB、USB、Ethernet/LXI、RS-232、 IEEE1394）和內(nèi)部總線,即模塊化儀器總線（PCI、PCI Express、VXI、PXI、PXI Express）。相比外部總線,內(nèi)部總線具有更高的總線速率和更低的傳輸延遲,但所有這些總線都有其獨(dú)特的優(yōu)勢,將會實(shí)現(xiàn)長期共存。所以“混合系統(tǒng)”就成為一個越來越重要的概念,在這樣一個系統(tǒng)中用戶們可以采用不同總線技術(shù)的優(yōu)勢,從而完成他們特定的自動化測試需求。隨著不同總線之間的集成和支持變得日益必需,以LabVIEW為代表的軟件平臺將在這個混合系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的作用。
圖1 總線帶寬vs. 延遲
在分立儀器總線中,GPIB 30余年來得到了最廣泛的行業(yè)支持,市場上可供選擇的儀器種類最多,現(xiàn)在仍是工程師們最常用到的儀器控制總線;USB在PC機(jī)上具有通用性,是最簡便的即插即用總線;Ethernet易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的共享,適合分布式和遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用,不過它的挑戰(zhàn)在于延遲和數(shù)據(jù)同步,因此最新LXI標(biāo)準(zhǔn)需要設(shè)定2個高等級的規(guī)范,合并了LAN和IEEE1588 (必須要額外附加的硬件)來解決同步問題。
再看一下測試測量的內(nèi)部總線,VXI比GPIB具有更高的帶寬,它一出現(xiàn)就得到了軍工/航空航天的大量采用,但由于成本較高,所以沒有得到其他領(lǐng)域應(yīng)用;PCI和PCI Express能比VXI達(dá)到更高的帶寬,而且像LAN、USB一樣具有通用性和低成本,因此較適合高性能、且可以集成多儀器的系統(tǒng);PXI和PXI Express分別是基于PCI和PCI Express的技術(shù),PXI即為PCI eXtensions for Instrumentation,是專為測試任務(wù)而優(yōu)化的CompactPCI。
PXI是1997年由NI公司提出的一個標(biāo)準(zhǔn),1998年,NI與其他測試設(shè)備廠商合作的PXI系統(tǒng)聯(lián)盟（PXISA）將PXI作為一個開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推向市場。時至今日,行業(yè)內(nèi)各大廠商均已推出PXI產(chǎn)品。PXI系統(tǒng)聯(lián)盟已有70多家企業(yè)的加盟和超過1200種產(chǎn)品,提供PXI產(chǎn)品的主要測試測量廠商包括NI、Agilent、Aeroflex以及Advantest等在測試測量領(lǐng)域收益排名前十的公司。PXI的核心就是一個高性能的數(shù)據(jù)傳輸總線,背板是高性能的PCI總線,此外還結(jié)合了PCI的電氣總線特性與CompactPCI的堅固性、模塊化及Eurocard機(jī)械封裝的特性,并增加了專對VXI總線的同步總線和主要軟件特性。
圖2 分立儀器總線的比較
根據(jù)Frost&Sullivan預(yù)測,2005~2010
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