PXI是什么？
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PXI全稱PCI eXtensions for Instrumentation，即面向儀器系統(tǒng)的PCI擴(kuò)展，是一種基于PC技術(shù)的平臺，為測量和自動化系統(tǒng)提供了高性能、高堅(jiān)固性、低成本的配置方案。 PXI中將PCI(Peripheral Component Interconnect，外圍組件互連)電氣總線與CompactPCI中堅(jiān)固的、模塊化的歐式機(jī)械封裝結(jié)合在一起，并增加了專門的同步總線和一些關(guān)鍵的軟件性能。PXI還增加了一些機(jī)械、電氣和軟件方面的性能，定義了用于測試測量、數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)制造等應(yīng)用的完整系統(tǒng)。這些系統(tǒng)為生產(chǎn)測試、軍事和航空航天、機(jī)器監(jiān)測、自動化和工業(yè)測試等應(yīng)用提供服務(wù)。
NI在1997年開發(fā)并發(fā)布了PXI規(guī)范，1998年將其推出成為一種開放的工業(yè)規(guī)范，以滿足日益增長的復(fù)雜儀器系統(tǒng)需求。當(dāng)前，PXI由PXI系統(tǒng)聯(lián)盟 (PXISA)管理，該聯(lián)盟中50多個公司聯(lián)合起來一起推進(jìn)該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展、保證互操作性，并維護(hù)PXI規(guī)范。因?yàn)镻XI是一種開放的標(biāo)準(zhǔn)，所以任何設(shè)備商都可以生產(chǎn)PXI產(chǎn)品。同時因?yàn)镻XI規(guī)范中一個關(guān)鍵的特點(diǎn)就是與CompactPCI (由PCI工業(yè)計算機(jī)制造商小組(PICMG)所提出的標(biāo)準(zhǔn))之間的互操作性，所以同一個PXI系統(tǒng)中可以同時包含CompactPCI和PXI模塊，而不產(chǎn)生任何沖突。
2005年底商業(yè)PC機(jī)行業(yè)的總線技術(shù)通過從PCI演進(jìn)到PCI Express，提高了總線的可用帶寬。與此類似，PXI中引入了PXI Express技術(shù)，也顯著提高了總線帶寬。PXI將PCI Express集成到PXI標(biāo)準(zhǔn)中，可以滿足更多的應(yīng)用需求。PCI Express技術(shù)可以集成到背板中，同時維持與具有廣泛應(yīng)用基礎(chǔ)的現(xiàn)有系統(tǒng)的后向兼容性。除了x1、x4和x8鏈路外，系統(tǒng)控制器插槽還支持高達(dá)x16 的PCI Express鏈路，可以為PXI Express背板提供最高6GB/s的帶寬。利用PCI Express技術(shù)，PXI Express將PXI中的可用帶寬提高了45倍多，即從132MB/s提高到6GB/s；與此同時，還可以維持與PXI模塊間的軟件、硬件兼容性。正是由于此性能的增強(qiáng)，PXI可以用于很多新型應(yīng)用領(lǐng)域，其中很多領(lǐng)域在以前只能由昂貴的專用硬件實(shí)現(xiàn)。
硬件架構(gòu)
PXI系統(tǒng)由三個基本部分組成——機(jī)箱、系統(tǒng)控制器和外圍模塊。
圖1. 標(biāo)準(zhǔn)的8槽PXI機(jī)箱中，包括一個嵌入式系統(tǒng)控制器和七個外圍模塊
PXI機(jī)箱
PXI機(jī)箱為系統(tǒng)提供了堅(jiān)固的模塊化封裝，通常為4槽、6槽、8槽、14槽或18槽的3U或6U機(jī)箱。U(rack unit)是一種測量單位，用來描述安裝在19或23英寸(指寬度)機(jī)架上的設(shè)備的高度。1U等于44.45mm(1.75英寸)。裝在機(jī)架上的設(shè)備的尺寸大小通常用U來描述。專用機(jī)箱還可在交流電源和直流電源中選擇，以及是否集成信號調(diào)理功能。很多PXI Express機(jī)箱中都可以容納PXI和PXI Express外圍設(shè)備，而有些具有混合插槽的機(jī)箱（如NI PXIe-1075），還可以容納PXI Express外圍設(shè)備或者兼容混合插槽的PXI設(shè)備。利用這些機(jī)箱可以配置多種PXI系統(tǒng)從而滿足應(yīng)用需求。
圖2.可選的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱包括NI PXI-1031 (左)和NI PXIe-1075(右)。NI PXI-1031可選擇直流供電，NI PXIe-1075有18個插槽以用于接插系統(tǒng)控制器和外圍設(shè)備
機(jī)箱中具有高性能的PXI背板，該背板包括PCI總線，定時總線以及觸發(fā)總線。PXI模塊化儀器系統(tǒng)中增加了專用的 10MHz系統(tǒng)參考時鐘、PXI觸發(fā)總線、星形觸發(fā)總線和槽與槽之間的局部總線，從而在保持PCI總線所有優(yōu)勢的同時，滿足高級定時、同步和相鄰槽直接通信等應(yīng)用中的需求。
圖3. PXI的定時與觸發(fā)總線 – PXI在其背板上，將工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PC機(jī)組件（如PCI總線）與高級觸發(fā)和同步擴(kuò)展組合在一起。
以PXI的功能為基礎(chǔ)，PXI Express中提供了更多的定時和同步功能——100MHz的差分系統(tǒng)時鐘、差分信號傳輸以及差分星形觸發(fā)總線。采用差分時鐘和同步，PXI Express系統(tǒng)中儀器時鐘的抗噪聲性能進(jìn)一步提高，并且可以以更高速率傳輸數(shù)據(jù)。
圖4. PXI Express的定時與觸發(fā)總線擴(kuò)展了PXI總線的定時與觸發(fā)總線功能，并在背板中增加了差分系統(tǒng)時鐘、差分信號傳輸和差分星形觸發(fā)總線。
使用這些定時與觸發(fā)總線，可以開發(fā)出具有精確同步的系統(tǒng)，以滿足應(yīng)用需求。要了解更多PXI的定時與觸發(fā)總線規(guī)范，請參考NI Developer Zone 文檔 “PXI 規(guī)范指南.”
要深入了解定時和同步的概念，請參考NI Developer Zone指南“分布式時鐘同步和IEEE 1588精密時鐘同步協(xié)議介紹.”
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