从GBIP到PXI量测技术发展简史水位控制器

从GBIP到PXI-量测技术发展简史

从GBIP到PXI-量测技术发展简史 2011： 前言　　对于当今的电子工业而言，从组件到系统、设计到生产，量测工作皆是不可或缺的一环。工厂必须借助量测获知产品效能，作为产品设计的参考依据；在生产过程中，往往需要量测设备把握厂房的命脉；而量测效率往往也与生产效率关系甚密，成为决定市场竞争力消长的关键因素。　　因为量测技术的重要所在，其成熟与发展过程中的每一步无不吸引着业界关注的目光。从上世纪70年代以来，量测技术经历了从GPIB到PXI的变革，而近年来国内厂商在PXI技术上的迅速发展壮大，更是值得国内量测用户欣喜的事情。GPIB——VI量测的先行者　　早在70年代，为了让计算机控制许多独立的量测仪器，IEEE定义了一套高速数据传输的协议——488.1/488.2。对于基于计算机的数字化测量测试仪器，人们将其称为虚拟仪器（VI）。GPIB技术就是IEEE488标准的虚拟仪器早期的发展阶段，它的出现使电子测量从独立的单台手工操作向大规模自动测试系统发展。典型的GPIB系统由一台PC机、一块GPIB接口卡和若干台BPIB形式的仪器通过GPIB电缆连接而成，使用共同的字串语法控制仪器 (488.2或SCPI)。在标准情况下，一块GPIB接口可带多达14台仪器，电缆长度可达40米。GPIB技术可用计算机实现对仪器的操作和控制，替代传统的人工操作方式，可以很方便地把多台仪器组合起来，形成自动测量系统。 　　GPIB测量系统的结构和命令简单，有专为仪器控制所设计的接口信号和牢固的接插件，加之几乎所有独立仪器都有GPIB接口，因而体现出其简单性和便利性的优势所在。但是GPIB的缺点也是显而易见的——无法提供多台仪器同步和触发的功能，在传输大量数据时带宽不足。因此，GPIB主要应用于台式仪器，适合于精确度要求高的，但不要求对计算机高速传输状况时应用。因此，对于更高要求的量测应用，便需要技术方面的进一步革新，VXI总线技术就是在这样的背景下出现的。 VXI——量测标准的开放品　　在GPIB之后出现的VXI总线技术是VME总线在仪器领域的扩展（VXI即VMEbus eXtensions for Instrumentation的缩写）。1981年10月，Motorola 、Mostek和Signetics宣布它们共同支持基于VERSAbus和Eurocard模块尺寸的系列板卡，这就是著名的VMEbus。1987年，VMEbus被IEEE正式接受为万用背板总线（Versatile Backplane Bus）标准——VMEbus（ANSI/IEEE 1014-1987）。 　　由于VME毕竟不是面向仪器的总线标准，来自Colorado Data System、 Hewlett Packard、 Racal Dana、 Tektronix和Wavetek等5家仪器公司的技术代表于1987年6月宣布成立了一个技术委员会。同年7月，该委员会（即后来的VXI总线联合体）发布了VXIbus规范的第1个版本，几经修改和完善，于1993年9月20日出版发行。VXI总线标准发展历史如下表所示。VXIbus标准发展史　　版本　　　0.0　　　　1.0　　　 1.1　　 　1.2　　　　1.3　 　　 1.4　　 IEEE-1155 　　日期　1987.7.9　1987.8.24　1987.10.7　1988.6.21　1989.7.14　1992.4.21　1993.9.20 　　VXI总线具有稳定的电源，强有力的冷却能力和严格的RFI/EMI屏蔽。它具有标准开放、结构紧凑、数据吞吐能力强（高达40MB/s的带宽是GPIB的40倍）、定时和同步精确、模块可重复利用，以及受到众多仪器厂家支持的优点，很快就得到广泛的应用。由于是前插拔、模块化的仪器，VXI系统的组建和使用变得很方便，尤其是组建大、中规模的自动测量系统时；VXI也适合于对速度、精度要求高的场合，因此主要用于军事、航空航天和ATE等领域的量测平台。　　虽然时至今日VXI总线的仪器和系统已被普遍接受，但是因为组建VXI总线要求有机箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造价高昂；加之40MB/s的带宽对于现今的高速量测装置仍嫌不足，人们又对量测技术提出了更高的要求。在PCI总线成为主流的今天，PXI技术顺应而生。PXI——量测技术的生力军　　PXI 是PCI eXtensions for Instrumentation 的缩写。直观地说，CompactPCI + Extensions for Instrumentation = PXI。对于PXI的发展，首先要提到制订并推广PXI规格的组织——PXISA (PXI System Alliance)。PXISA于1997年成立，同年推出了1.0版的PXI规格。随着PXISA的接受度提高，以及PXI标准的不断完善，PXI的规格和相关产品也逐渐走向了标准化的道路。1998年，PXI被定为工业标准，PXI开始快速而稳健地发展。2000年时，PXISA又推出了PXI 2.0版，并于2003年2月将规格更新至2.1版。　　为更适于工业应用，PXI总线方式为PCI总线内核技术增加了成熟的技术规范和要求，增加了多板同步触发总线的技术规范，以便使用于相邻模块的高速通讯局总线。PXI还具有高度的可扩展性：PXI具有8个扩展槽，通过使用PCI-PCI桥接器，可扩展到256个扩展槽，而台式PCI系统只有3~4个扩展槽，台式PC的性能价格比和PCI总线面向仪器领域的扩展优势结合起来，便形成了出色的虚拟仪器平台。　　PXI 的规格区分为硬件与软件两个部

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