LXI总线B类电压表的设计与实现

2015-01-21 10:49:48   来源:eefocus   

关键字: 电压表  LXI总线

一. 设计过程

前言

早期的GPIB、VXI等技术,由于采用了专用的仪器接口标准进行设计,从而使得从底层的接插件、接口卡、机箱,到完成仪器控制功能的协议软件都是测试领域专有的、定制的,这极大的提高了测试系统的成本,并严重阻碍的测试技术的发展。随后出现的PXI技术,充分利用了现有的计算机总线技术,降低了测试系统的成本,但是,随着PC产业的高速发展,基于计算机接口的测试设备生命周期往往较短。这对于大多需要持续服务数十年的测试系统来说显然是无法接受的。

 

测试工程师和系统集成者需要长期、稳定、一致的接口标准以便维持测试系统长期的使用寿命。LXI联盟基于以上的考虑,确定采用以太网作为新的测试接口标准。以太网接口以其高性能,低成本在工业领域中得到广泛应用,并已持续使用几十年,目前它的性能仍在不断提升。

 

LXI(LAN eXtensions for Instrumentation),即基于局域网的仪器扩展,它是以太网技术在测试自动化领域应用的拓展,其总线规范融合了仪器的高性能、插卡式仪器的紧凑灵活和以太网的高速吞吐率,而且其性能比以往测试系统的解决方案更紧凑、更快速、更廉价、更持久。

 

LXI标准围绕4个主要方面——物理要求、Ethernet协议、LXI接口和LXI触发。标准是这些要求项目的组合。符合LXI标准的仪器被称为LXI设备,LXI设备分为3种类型:C类、B类和A类。C类LXI设备是基本类型,它必须符合物理要求、Ethernet协议和LXI接口标准;B类LXI设备除要满足C类设备的要求之外,还要加上基于LAN的触发和IEEE1588定时同步协议;A类LXI设备除C类和B类的要求外,再加上硬件触发总线。

 

本设计的目的是通过PIC32单片机实现LXI总线B类电压表,为提高LXI总线仪表的研究及应用作出贡献。

 

国内外的研究现状及分析

2004年9月安捷伦科技公司和VXI科技公司联合成立国际LXI联盟,推出了基于LAN的仪器总线标准——LXI。2005年9月底,LXI联盟正式发布LXI规范1.0版本。2006年8月,LXI联盟又推出LXI规范1.1版本。主要是对1.0版本中混合系统的构建方法进行了补充。2007年10月新推出的LXI 1.2版本改进了原规范中的发现和验证机制。

 

LXI总线刚一推出便引起了业界的广泛关注。目前,LXI联盟已有包括绝大多数国际著名测试测量公司在内的51家公司成为其成员。在LXI联盟的主持下已举办了多次PlugFest活动。安捷伦科技的第一台基于LXI的仪器出现在2003年,是20MHZ的函数发生器33220A,也是世界上第一台同时具备GPIB、USB和LAN接口的仪器。目前安捷伦科技已推出以34410A数字多用表为代表的30多种符合LXI的T&M产品。其中大部分是A级仪器,C级仪器模块不到10种。

 

VXI科技有两种A级的数据采集产品,并且应用在波音公司新开发的787宽体远程客机的应力测量系统中。目前所有主要测试公司都支持LXI,已有300多种产品。对于LXI总线的推出国内测试界也积极响应。目前,陕西海泰电子有限责任公司、北京无线电计量测试研究所、北京航天测控技术开发公司等单位已加入了LXI联盟。2006年9月国内成功的召开了中国LXI联合体成立大会暨2006年总线技术与LXI学术会议。2007年6月又成功举办了LXI联盟会员大会暨高级技术论坛。但国内目前还没有符合LXI总线规范的仪器产品面世,关键技术尚在攻克。

总的来说,LXI总线规范融合了GPIB仪器的高性能、VXI/PXI插卡式仪器的紧凑灵活和以太网的高速吞吐率,并考虑定时、触发、冷却、电磁兼容等仪器要求。相对于以往的总线标准,LXI不受带宽、软件和计算机背板总线的限制,其覆盖范围更广、继承性能更好、生命周期更长,成本也更低,并依托以太网日益提高的吞吐能力和性能优势,必将成为下一代自动测试系统的理想解决方案。

 

设计思路及内容

本设计主要是PIC32 Ethernet Starter Kit实验板完成LXI总线C类电压表的设计。并在此基础上探究LXI总线B类电压表的实现。实验板如图1所示:

 

图1 PIC32 Ethernet Starter Kit实验板

图1 PIC32 Ethernet Starter Kit实验板

 

PIC32 Ethernet Starter Kit实验板的顶部组件包括:

  1. PIC32MX795F512L 32位微控制器。
  2. PIC32MX440F512H的USB微控制器板上调试。
  3. 绿色电源指示灯。
  4. 板晶体的精密微控制器时钟(8兆赫)。
  5. USB连接的板上调试器通信。
  6. 橙色调试指示灯。
  7. 三个为用户定义的输入按钮开关。
  8. 三个用户定义的LED指示灯。
  9. PIC32 USB A型主机为基础的应用插座连接。
  10. 主机模式电源线。
  11. RJ - 45以太网端口。
  12. 10/100以太网总线速度指示灯。
  13. 50兆赫以太网PHY振荡器。
  14. 32 kHz振荡器(可选)。
  15. USB主机和OTG PIC32的USB应用的供电电源。

 

PIC32 Ethernet Starter Kit实验板的底部组件包括:

  1. +3.3 V的稳压电源,通过USB或扩展板入门工具包电源。
  2. 连接各种扩展板。
  3. USB OTG和PIC32系列的USB OTG公司/设备为基础的应用设备连接微型AB插座。
  4. 外部以太网PHY。

 

PIC32单片机本身具有网络接口和USB等设计LXI的C类仪器的基本要求,LXI标准规定,C类接口功能需要提供LAN和Web浏览器接口,其LAN接口应支持千兆位以太网,向下兼容100Base-T,推荐使用Auto-MDIX功能,必须显示LXI仪器的MAC地址。网络协议上至少支持Ipv4的IP、TCP、UDP、ICMP、SNMP。必须支持三种LAN配置技术,即动态主机配置协议(DHCP)、动态配置本地链路选址(Auto-IP)和手动设置。必须提供HTML Web网页,这些Web网页可以在和W3C兼容的浏览器上正确工作。Web服务器必须符合HTTP1.1规范,且所提供的HTML网页必须符合版本4.01。

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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0121/article_10657.html
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