PXI技術(shù)及其應用

2004年6月B版

簡(jiǎn)介

　　PXI (PCI eXtensions for Instrumentation，面向儀器系統的PCI擴展) 是一種堅固的基于PC的測量和自動(dòng)化平臺。PXI結合了PCI的電氣總線(xiàn)特性與CompactPCI的堅固性、模塊化及Eurocard機械封裝的特性，并增加了專(zhuān)門(mén)的同步總線(xiàn)和主要軟件特性。這使它成為測量和自動(dòng)化系統的高性能、低成本運載平臺。這些系統可用于諸如制造測試、軍事和航空、機器監控、汽車(chē)生產(chǎn)及工業(yè)測試等各種領(lǐng)域中。

　　PXI在1997年完成開(kāi)發(fā)，并在1998年正式推出，它是為了滿(mǎn)足日益增加的對復雜儀器系統的需求而推出的一種開(kāi)放式工業(yè)標準。如今，PXI標準由PXI系統聯(lián)盟(PXISA)所管理。該聯(lián)盟由60多家有公司組成，共同推廣PXI標準，確保PXI的互換性，并維護PXI規范。要了解有關(guān)PXISA更多的信息，包括PXI規范，請訪(fǎng)問(wèn)PXISA的網(wǎng)站http://www.pxisa.org

硬件構架

　　PXI系統由三個(gè)基本部分組成：機箱，系統控制器和外設模塊。

PXI機箱

　　機箱為系統提供了堅固的模塊化封裝結構。按尺寸不同，機箱有4槽到18槽不等，并且還可以有一些專(zhuān)門(mén)特性，如DC電源和集成式信號調理。機箱具有高性能PXI背板，它包括PCI總線(xiàn)，定時(shí)和觸發(fā)總線(xiàn)(如圖1)。這些定時(shí)和觸發(fā)總線(xiàn)使用戶(hù)可以開(kāi)發(fā)出需要精確同步的應用系統。

PXI控制器

　　正如PXI硬件規范所定義的，所有PXI機箱包含一個(gè)插于機箱最左端插槽(插槽1)的系統控制器?？蛇x的控制器有標準桌面PC的遠程控制，也有包含Microsoft操作系統(如Windows2000/XP)或實(shí)時(shí)操作系統(如LabVIEW RT)的高性能嵌入式控制。

　　圖1 PXI定時(shí)和觸發(fā)總線(xiàn)。PXI在背板上結合了工業(yè)標準的PC部件(如PCI總線(xiàn))和高級的觸發(fā)和同步擴展

　　圖4 兩種不同的組成結構，但是相同的軟件標準。在軟件方面，與PXI模塊的通信方式和與PCI模塊的通信方式相同。

PXI遠程控制

　　利用MXI-3(Measurement eXtensions for Instrumentation)接口工具，PXI系統可以通過(guò)透明、高速的串口連接被PC或其它PXI系統直接控制。MXI-3接口工具包提供從PC到PXI機箱的84MB PCI-PCI連接橋。在PC啟動(dòng)過(guò)程中，它會(huì )將PXI系統的所有外設模塊當作是PCI設備。

　　通過(guò)PC遠程控制一個(gè)PXI系統，用戶(hù)可以最低的成本最大化處理器的性能?？梢匀我赓徺I(mǎi)一臺標準的PC，然后利用銅線(xiàn)或光纖MXI-3串口連接并遠程控制PXI系統。

PXI嵌入式控制

　　使用嵌入式控制器就不需要用外部PC，因而可用PXI機箱提供一套完整的系統。典型的PXI嵌入式控制器使用小型的、適合PXI結構的標準PC部件。例如，NI PXI-8176控制器有Pentium III 1.26 GHz處理器，512MB RAM內存，一個(gè)硬盤(pán)以及標準PC外設接口，如USB，并口和串口。此外，還可以在PXI控制器上安裝所選的操作系統， 如Windows 2000/XP或 LabVIEW RT模塊。嵌入式控制非常適合便攜式系統以及“單機箱”應用，這樣的機箱可以很方便地從一個(gè)地點(diǎn)移到另一個(gè)地點(diǎn)。

PXI外部模塊

　　NI提供了100多種不同的PXI模塊，自從PXI成為開(kāi)放的工業(yè)標準以來(lái)，PXI系統聯(lián)盟中的其它50多個(gè)廠(chǎng)商已提供近1000種模塊。

　　PXI可與CompactPCI直接兼容，因此任何3U的CompactPCI模塊可直接用于PXI系統。此外， Card/PCMCIA和PMC(PCI Mezzanine Card)卡使用轉接模塊(Carrier Module)可直接插入PXI系統使用。例如，NI PXI-8221 PC Card Carrier可將Cardbus和PCMCIA設備接入PXI系統。

　　因為PXI還提供了用于和獨立式傳統儀器或VXI系統通信的標準軟硬件，因此它也能幫助確保在獨立儀器或VXI系統上的投資。

軟件構架

　　因為PXI硬件是基于標準PC技術(shù)，如PCI總線(xiàn)以及標準的CPU和外設，用戶(hù)就可以使用熟悉的標準Windows軟件架構?；赪indows的PXI系統的開(kāi)發(fā)和運行也就和基于Windows 的標準PCI系統的開(kāi)發(fā)和運行沒(méi)有什么不同了。此外， 因為PXI背板使用工業(yè)標準的PCI總線(xiàn)，在許多情況下，編寫(xiě)與PXI設備通信的軟件程序和編寫(xiě)與PCI模塊通信的軟件程序是相同的。例如，與NI PXI-6052E多功能數據采集卡進(jìn)行的通信的軟件程序與PC上PCI-6052E的軟件程序是一樣的。因此，在PC系統和PXI系統之間移植軟件時(shí)，已有的應用軟件程序，例程代碼以及編程方法都無(wú)需重新編寫(xiě)。

　　對于要求實(shí)時(shí)的循環(huán)速度和無(wú)干預操作(沒(méi)有鍵盤(pán)，鼠標，監視器)的、對時(shí)間要求苛刻的應用系統，就需要一個(gè)實(shí)時(shí)的軟件構架來(lái)替代基于Windows的系統。

系統配置

　　要規劃并配置新的PXI系統，最快最簡(jiǎn)單的方法是使用在線(xiàn)PXI Advisor或PXI/SCXI Advisor。這些配置向導通過(guò)向您提出一系列問(wèn)題來(lái)幫助構建新的PXI系統，包括系統控制器、軟件、模塊、附件和PXI或PXI/SCXI混合機箱。使用PXI PXI Advisor，只需回答一系列簡(jiǎn)單的問(wèn)題并逐步選擇最適合需要的部件，即可完成整個(gè)系統的配置選擇?？梢源蛴』驅С雠渲煤玫腜XI系統圖片，以作為計劃書(shū)或設計預覽之用。此外，配置向導還提供技術(shù)方面的建議，如模塊插槽的特殊布置，線(xiàn)纜和終端附件，以及集成的軟件包。配置向導使用內含的 (behind-the-scene) 邏輯性能保證系統的兼容性。例如，如果選擇了LabVIEW RT(實(shí)時(shí))PXI控制器，配置向導會(huì )自動(dòng)把PXI測量模塊的選擇范圍限定在支持LabVIEW RT的產(chǎn)品中。

　　如果配置向導的配置結果令您滿(mǎn)意，就可以把配置發(fā)給NI的銷(xiāo)售工程師下訂單，或在線(xiàn)訂購產(chǎn)品。如果訂購產(chǎn)品時(shí)選擇NI出廠(chǎng)安裝服務(wù) (NI Factory Installation) ，收到將是完全根據配置安裝好的PXI系統。在機箱里插入所選的PXI模塊，加上內存升級，任何NI應用軟件，以及和嵌入式控制器所需的驅動(dòng)軟件。

結語(yǔ)

　　PXI模塊化儀器為測量和自動(dòng)化用戶(hù)提供了一個(gè)堅固的計算機平臺，使他們可以充分利用主流PC工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。利用標準的PCI總線(xiàn)，PXI模塊化儀器系統能夠受益于可方便購得的軟硬件產(chǎn)品。PXI系統上運行的軟件程序和操作系統是廣大用戶(hù)所十分熟悉的，因為它們已被廣泛應用于臺式PC機上。PXI提供工業(yè)化的封裝結構，大量的I/O槽以及諸多高級定時(shí)和觸發(fā)功能的特性，以滿(mǎn)足各種應用需要 ?！?BR>