PXI是什么?

2015-03-23 09:30:40   来源:eechina   

关键字: PXI  仪器系统  PCI扩展

引言

PXI全称PCI eXtensions for Instrumentation,即面向仪器系统的PCI扩展,是一种基于PC技术的平台,为测量和自动化系统提供了高性能、高坚固性、低成本的配置方案。 PXI中将PCI(Peripheral Component Interconnect,外围组件互连)电气总线与CompactPCI中坚固的、模块化的欧式机械封装结合在一起,并增加了专门的同步总线和一些关键的软件性能。PXI还增加了一些机械、电气和软件方面的性能,定义了用于测试测量、数据采集、生产制造等应用的完整系统。这些系统为生产测试、军事和航空航天、机器监测、自动化和工业测试等应用提供服务。

NI在1997年开发并发布了PXI规范,1998年将其推出成为一种开放的工业规范,以满足日益增长的复杂仪器系统需求。当前,PXI由PXI系统联盟 (PXISA)管理,该联盟中50多个公司联合起来一起推进该标准的发展、保证互操作性,并维护PXI规范。因为PXI是一种开放的标准,所以任何设备商都可以生产PXI产品。同时因为PXI规范中一个关键的特点就是与CompactPCI (由PCI工业计算机制造商小组(PICMG)所提出的标准)之间的互操作性,所以同一个PXI系统中可以同时包含CompactPCI和PXI模块,而不产生任何冲突。

2005年底商业PC机行业的总线技术通过从PCI演进到PCI Express,提高了总线的可用带宽。与此类似,PXI中引入了PXI Express技术,也显著提高了总线带宽。PXI将PCI Express集成到PXI标准中,可以满足更多的应用需求。PCI Express技术可以集成到背板中,同时维持与具有广泛应用基础的现有系统的后向兼容性。除了x1、x4和x8链路外,系统控制器插槽还支持高达x16 的PCI Express链路,可以为PXI Express背板提供最高6GB/s的带宽。利用PCI Express技术,PXI Express将PXI中的可用带宽提高了45倍多,即从132MB/s提高到6GB/s;与此同时,还可以维持与PXI模块间的软件、硬件兼容性。正是由于此性能的增强,PXI可以用于很多新型应用领域,其中很多领域在以前只能由昂贵的专用硬件实现。

硬件架构

PXI系统由三个基本部分组成——机箱、系统控制器和外围模块。

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图1. 标准的8槽PXI机箱中,包括一个嵌入式系统控制器和七个外围模块

PXI机箱

PXI机箱为系统提供了坚固的模块化封装,通常为4槽、6槽、8槽、14槽或18槽的3U或6U机箱。U(rack unit)是一种测量单位,用来描述安装在19或23英寸(指宽度)机架上的设备的高度。1U等于44.45mm(1.75英寸)。装在机架上的设备的尺寸大小通常用U来描述。专用机箱还可在交流电源和直流电源中选择,以及是否集成信号调理功能。很多PXI Express机箱中都可以容纳PXI和PXI Express外围设备,而有些具有混合插槽的机箱(如NI PXIe-1075),还可以容纳PXI Express外围设备或者兼容混合插槽的PXI设备。利用这些机箱可以配置多种PXI系统从而满足应用需求。

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图2.可选的标准机箱包括NI PXI-1031 (左)和NI PXIe-1075(右)。NI PXI-1031可选择直流供电,NI PXIe-1075有18个插槽以用于接插系统控制器和外围设备

机箱中具有高性能的PXI背板,该背板包括PCI总线,定时总线以及触发总线。PXI模块化仪器系统中增加了专用的 10MHz系统参考时钟、PXI触发总线、星形触发总线和槽与槽之间的局部总线,从而在保持PCI总线所有优势的同时,满足高级定时、同步和相邻槽直接通信等应用中的需求。

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图3. PXI的定时与触发总线 – PXI在其背板上,将工业标准的PC机组件(如PCI总线)与高级触发和同步扩展组合在一起。

以PXI的功能为基础,PXI Express中提供了更多的定时和同步功能——100MHz的差分系统时钟、差分信号传输以及差分星形触发总线。采用差分时钟和同步,PXI Express系统中仪器时钟的抗噪声性能进一步提高,并且可以以更高速率传输数据。

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图4. PXI Express的定时与触发总线扩展了PXI总线的定时与触发总线功能,并在背板中增加了差分系统时钟、差分信号传输和差分星形触发总线。

使用这些定时与触发总线,可以开发出具有精确同步的系统,以满足应用需求。要了解更多PXI的定时与触发总线规范,请参考NI Developer Zone 文档 “PXI 规范指南.”

要深入了解定时和同步的概念,请参考NI Developer Zone指南“分布式时钟同步和IEEE 1588精密时钟同步协议介绍.”
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编辑:什么鱼
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