LXI總線(xiàn)技術(shù)特點(diǎn)及其在分布式測試與診斷系統中的應用研究

這樣，從時(shí)鐘就已知了T1、T2、T3和T4這四個(gè)變量，假設主、從時(shí)鐘之間的網(wǎng)絡(luò )延時(shí)是對等的，可以用下面的公式計算出從時(shí)鐘與主時(shí)鐘之間的偏差，從而每個(gè)從時(shí)鐘校準自己的時(shí)間。

Delay=(delay1+delay2)/2
Delay=(T2-T1+T4-T3)/2
Offset=T1-T2＋delay

在上面的公式計算中，我們假設了網(wǎng)絡(luò )延時(shí)是對等的，但在實(shí)際的工程應用中，網(wǎng)絡(luò )延時(shí)不可能完全相同，所以就存在主時(shí)鐘和從時(shí)鐘之間的同步誤差，這個(gè)誤差小于100ns[3]。

圖5 1588時(shí)鐘同步的原理圖

測試系統利用1588時(shí)鐘同步時(shí)，觸發(fā)信號是告訴各個(gè)器件何時(shí)啟動(dòng)輸出它的信號,因為每個(gè)器件根據指定的時(shí)間啟動(dòng)，而不是根據何時(shí)接收到以太網(wǎng)發(fā)出的命令來(lái)啟動(dòng)，所以以太網(wǎng)的開(kāi)銷(xiāo)或延遲時(shí)間對被觸發(fā)器件沒(méi)有影響。所以1588網(wǎng)絡(luò )時(shí)鐘同步觸發(fā)方式特別適用于分布式遠距離同步數據采集等測試任務(wù)，不用單獨連接觸發(fā)電纜，且不受距離的限制。

3.2.3 LXI 觸發(fā)總線(xiàn)
LXI 觸發(fā)總線(xiàn)配置在A(yíng) 級模塊,它是8線(xiàn)的多點(diǎn)低壓差分系統(M2LVDS) 總線(xiàn),可將LXI 模塊配置成為觸發(fā)信號源或接收器,觸發(fā)總線(xiàn)接口亦可設置成“線(xiàn)或”邏輯。每個(gè)LXI 模塊都裝有輸入輸出連接器,可供模塊作菊形鏈接。LXI 觸發(fā)總線(xiàn)與VXI 和PXI的背板總線(xiàn)十分相似,它們可配置成串行總線(xiàn)或星形總線(xiàn)如圖6所示。這種觸發(fā)同步方法充分利用了VXI 和PXI 觸發(fā)總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，同步精度很高，主要取決于觸發(fā)總線(xiàn)的長(cháng)度，大約是5ns/米。適用于測試儀器相互靠得很近的應用系統。

圖6 LXI觸發(fā)總線(xiàn)使用方法

綜上所述，網(wǎng)絡(luò )消息觸發(fā)、IEEE-1588時(shí)鐘同步觸發(fā)和觸發(fā)總線(xiàn)三種方式的同步精度依次遞增。1588網(wǎng)絡(luò )時(shí)鐘同步精度小于100ns，觸發(fā)總線(xiàn)的同步精度是5ns/米，而網(wǎng)絡(luò )消息觸發(fā)由于受到網(wǎng)絡(luò )傳輸延時(shí)的影響，同步誤差在毫秒級，所以在本系統中采用1588時(shí)鐘同步和觸發(fā)總線(xiàn)兩種方式相結合來(lái)實(shí)現同步測試。如果對于某個(gè)監測點(diǎn)需要采集多個(gè)信號，而且具有同步要求，可以將LXI模塊采用觸發(fā)總線(xiàn)連接起來(lái)，控制計算機只要通過(guò)網(wǎng)絡(luò )啟動(dòng)其中一臺儀器工作，其它儀器都可以實(shí)現同步工作；在不同監測點(diǎn)之間可以通過(guò)IEEE-1588網(wǎng)絡(luò )時(shí)鐘同步協(xié)議來(lái)實(shí)現整個(gè)系統得同步。

3.3 減小網(wǎng)絡(luò )延時(shí)的方法
LXI儀器采用網(wǎng)線(xiàn)與測試計算機相連接，所以數據傳輸距離要比GPIB儀器和VXI儀器遠的多，可以說(shuō)不受距離的限制。但是，隨之而來(lái)的問(wèn)題是測試延時(shí)的問(wèn)題，通常從計算機發(fā)出一個(gè)測試命令，到LXI儀器返回數據大約需要70us的時(shí)間，最長(cháng)可達1ms，主要取決于網(wǎng)絡(luò )握手的速度。對于實(shí)時(shí)性要求高的測試系統來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)下面這些手段來(lái)減小網(wǎng)絡(luò )傳輸延時(shí)對測試的影響。

1) 采用SCPI命令直接對LXI儀器進(jìn)行編程控制，可以提高速率，因為采用上層驅動(dòng)程序時(shí)，需要將參數解析成SCPI命令。

2) 因為L(cháng)AN Sockets的通訊機制決定了每次網(wǎng)絡(luò )通訊盡量采用大數據包，而盡量要較少傳遞數據包的次數，所以在與LXI儀器通訊時(shí)，可以將一連串命令放在一起，一次發(fā)送到儀器的內存中，然后再用一個(gè)命令來(lái)驅動(dòng)儀器執行這個(gè)命令序列，這樣可以減少多次發(fā)送帶來(lái)的延時(shí)。

4、結束語(yǔ)
從自動(dòng)測試系統的發(fā)展走向來(lái)看,滿(mǎn)足通用ATS 的商業(yè)化虛擬儀器模塊體系結構正沿著(zhù)GPIB、VXI、PXI和LXI 的方向不斷進(jìn)步。LXI 模塊化平臺標準將PXI和VXI 的體積小、LAN 的高吞吐率以及GPIB 的高性能集成在一起,同時(shí)又采用IEEE-1588網(wǎng)絡(luò )時(shí)鐘同步協(xié)議很好地解決了同步觸發(fā)得問(wèn)題，繼承了VXI、PXI儀器背板觸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)，從而可以很好地滿(mǎn)足測試系統構建的要求，尤其在遠程分布式測試與故障診斷應用中將發(fā)揮非常顯著(zhù)的作用。作為測試系統發(fā)展的未來(lái)，以太網(wǎng)將扮演重要的角色。在未來(lái)幾年中我們將看到更多的“混合系統”， 既包括基于GPIB儀器和機架的堆疊式系統，也有VXI, LXI, PXI的系統，或是他們的組合。LXI 技術(shù)將以更低的成本提供更好的性能、兼容性和易用性。

參考文獻
[1] 李行善. 基于局域網(wǎng)的自動(dòng)測試設備組建技術(shù)[A].計算機測量與控制.2006.14（1）
[2] 新一代組合儀表的自動(dòng)測試系統發(fā)展方向. 第十四屆全國測試與故障診斷技術(shù)研討會(huì )論文集
[3] 黃云水. IEEE1588 精密時(shí)鐘同步分析.《國外電子測量技術(shù)》2005 年第24 卷第9期