高性能測試測量與控制平臺—PXI系統(tǒng)

對于便攜式系統(tǒng)以及希望易于將系統(tǒng)從一個地方搬移到另一個地方的“單箱”應(yīng)用來說，嵌入式控制器是一個理想的選擇。要獲得更多信息，請參考NI “PXI 控制器”資料頁。

　　通過筆記本電腦控制PXI– 采用NI ExpressCard MXI (Measurement eXtensions for Instrumentation，面向儀器系統(tǒng)的測量擴(kuò)展)和PCMCIA CardBus接口套件，您可以直接在筆記本電腦上通過軟件透明的鏈路連接來控制PXI系統(tǒng)。開機(jī)時，筆記本電腦會默認(rèn)PXI系統(tǒng)中的所有外圍模塊都是PCI板卡，之后您就可以通過筆記本電腦來控制這些設(shè)備。通過筆記本電腦控制PXI，需要在筆記本上插入一塊ExpressCard/PCMCIA CardBus卡，并在PXI機(jī)箱第1槽中插入一個PXI/PXI Express連接模塊，兩者之間用銅芯電纜相連。

　　NI ExpressCard MXI接口套件 PCMCIA CardBus接口套件

　　圖7.通過筆記本電腦控制PXI

　　NI ExpressCard MXI接口套件為筆記本電腦和PXI機(jī)箱間提供了一個110MB/s的PCI Express至PCI的橋接。PCMCIA CardBus接口套件則為筆記本電腦和PXI機(jī)箱間提供了一個50 MB/s的PCI至PCI橋接。這樣，通過筆記本電腦控制PXI，可以實現(xiàn)移動的/便攜的PXI系統(tǒng)。任何與NI ExpressCard MXI 或 PCMCIA CardBus兼容的筆記本電腦都可以用來遠(yuǎn)程控制PXI系統(tǒng)。要獲得更多信息，請參考NI “通過筆記本電腦控制PXI”資料頁。

　　通過PC機(jī)控制PXI – 采用NI MXI-Express和MXI-4接口套件，您可以直接從臺式機(jī)、工作站或服務(wù)器電腦上控制PXI系統(tǒng)。您可以在PC機(jī)上通過軟件透明和驅(qū)動透明的連接鏈路來控制PXI系統(tǒng)。開機(jī)時，電腦系統(tǒng)會默認(rèn)PXI系統(tǒng)中的所有外圍模塊都是PCI板卡，所以您可以通過控制器來使用這些設(shè)備。通過PC機(jī)控制PXI，需要在電腦中插入一塊PCI/PCI Express板卡，并在PXI機(jī)箱第1槽中插入一個PXI/PXI Express模塊，兩者之間用銅芯電纜或光纖電纜相連。

　　圖8a. 采用雙端口MXI-Express的遠(yuǎn)程控制可以同時控制兩個PXI機(jī)箱，總吞吐率為160MB/s

　　MXI-Express接口套件為PC機(jī)和PXI機(jī)箱間提供了一個110MB/s的PCI Express至PCI的橋接。采用NI PXI-PCIe8362雙端口接口套件，可以通過同一臺PC機(jī)同時控制兩個PXI系統(tǒng)。您還可以利用MXI-Express接口，通過3m或7m的銅芯電纜來配置星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多機(jī)箱PCI系統(tǒng)。這種接口與x1、x4、x8和x16的PCI Express插槽兼容，因此該可選方案適用于大部分的臺式電腦。要獲得更多關(guān)于MXI-Express的信息，請參考MXI-Express系列用戶手冊。

　　圖8b. 采用MXI-4的遠(yuǎn)程控制，可以實現(xiàn)通過PC機(jī)控制PXI以及多機(jī)箱的PXI系統(tǒng)

　　MXI-4接口套件為PC機(jī)和PXI系統(tǒng)間提供了一個78 MB/s的PCI至PCI橋接。MXI-4接口套件中有低成本銅芯電纜鏈接選擇，也有針對遠(yuǎn)距離應(yīng)用和電氣隔離應(yīng)用的光纖鏈接選擇。如圖7b所示，您還可以采用MXI-4創(chuàng)建多機(jī)箱的PXI系統(tǒng)。采用MXI-4鏈接，您可以實現(xiàn)菊花鏈?zhǔn)交蛐切瓮負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的多機(jī)箱系統(tǒng)。要了解更多關(guān)于多機(jī)箱配置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，請參考MXI-4系列用戶手冊。

　　采用PXI外部控制器，您可以通過臺式電腦或筆記本電腦來遠(yuǎn)程控制PXI系統(tǒng)，從而以最低的成本獲得最優(yōu)的處理器性能。由于所有的外部控制產(chǎn)品都是軟件透明的，所以不需要額外的編程。您可以購買多臺臺式電腦、工作站或服務(wù)器電腦，然后使用MXI-Express或者銅芯/光纖電纜的MXI-4串行鏈接，來遠(yuǎn)程控制PXI系統(tǒng)。要獲得更多信息，請參考NI“通過PC機(jī)控制PXI”資料頁。

　　Rack-Mount控制器–NI也提供外置的1U rack-mount控制器，可用于復(fù)雜計算或大數(shù)據(jù)量存儲等應(yīng)用。這些控制器可通過MXI-Express或MXI-4連接PXI或PXI Express機(jī)箱，此時機(jī)箱中的外圍模塊看上去就像PC中的本地模塊一樣。

　　圖9. Rack-mount控制器通過MXI-Express或MXI-4可連接PXI或PXI Express機(jī)箱

　　PXI外圍設(shè)備

　　PXI是一種開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，目前共有來自70多家設(shè)備商的1500多種模塊，NI公司可以提供300多種不同的PXI模塊，覆蓋大部分PXI應(yīng)用。

　　要了解更多關(guān)于NI PXI模塊的信息，請參考NI PXI 模塊資料頁。

　　PXI為各種應(yīng)用——從高分辨率的直流應(yīng)用到6GHz的射頻應(yīng)用——提供了具有業(yè)界最高帶寬和最低延時的總線和模塊化I/O。因為PXI大多都與CompactPCI兼容，所以您可以在PXI或者PXI Express系統(tǒng)中使用3U或6U尺寸的CompactPCI模塊。另外，您還可以使用轉(zhuǎn)接模塊在PXI系統(tǒng)中安裝CardBus/PCMCIA和PMC (PCI Mezzanine Card，PCI夾層卡)板卡。例如，利用NI PXI-8221 PC Card轉(zhuǎn)接模塊，您可以將CardBus和PCMCIA設(shè)備接入PXI系統(tǒng)。NI公司提供了多種PXI模塊，可用于儀器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、開關(guān)切換、運動控制、機(jī)器視覺、高級同步以及與其它總線的接口，基于這些模塊您可以構(gòu)建出各種各樣的PXI系統(tǒng)。

　　PXI系統(tǒng)還支持標(biāo)準(zhǔn)的用于多種總線通信的軟件和硬件，從而使您對于獨立儀器或VXI系統(tǒng)的既有投資不致浪費。例如，使用PXI-GPIB模塊將基于GPIB的儀器連接到PXI系統(tǒng)中與使用PCI-GPIB卡直接進(jìn)行儀器控制沒有任何區(qū)別。這兩種方法所用的是同一種軟件。此外，多種PXI與VXI的接口方法可供選擇。要了解更多關(guān)于混合系統(tǒng)的知識，請參考NI Developer Zone指南 “將LXI、USB、PXI Express和其他標(biāo)準(zhǔn)集成到一個混合測試系統(tǒng)中”。

　　軟件架構(gòu)

　　基于Windows的PXI系統(tǒng)的開發(fā)與操作與標(biāo)準(zhǔn)的基于Windows的PC機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)與操作差異性很小。另外，因為PXI背板使用的是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PCI總線，所以大多情況下，對PXI模塊的軟件編程也與PCI板卡一樣。因此，將基于PC系統(tǒng)的程序移植到PXI系統(tǒng)時，無需重寫現(xiàn)有的應(yīng)用程序和示例代碼。

　　PXI Express系統(tǒng)同樣也具有軟件方面的兼容性，從而可以保護(hù)您在軟件方面的既有投資。由于PCI Express使用了與PCI相同的驅(qū)動和操作系統(tǒng)模型，這些規(guī)范就保證了與基于PCI系統(tǒng)的軟件兼容性。因此，設(shè)備商和客戶都不需要改變驅(qū)動或應(yīng)用軟件來適應(yīng)基于PCI Express的系統(tǒng)。

　　舉例說明，由于PXI和PXI Express系統(tǒng)可以使用與PCI相同的驅(qū)動，因此控制NI PXI-6251多功能數(shù)據(jù)采集模塊的軟件與控制PC機(jī)中NI PCI-6251板卡的軟件是完全相同的。

　　圖10. 兩種不同的封裝使用同一軟件標(biāo)準(zhǔn)。就軟件而言，對PXI模塊(下方)的編程和對PCI板卡(上方)的編程是一樣的.

　　對于要求確定性循環(huán)速率和無頭操作(即沒有鍵盤、鼠標(biāo)或顯示器)的、具有嚴(yán)格時間確定性要求的應(yīng)用來說，可以使用實時軟件架構(gòu)替代基于Windows的系統(tǒng)。實時操作系統(tǒng)可以幫助你按照優(yōu)先級順序?qū)θ蝿?wù)進(jìn)行排序，從而使處理器在必要時總會優(yōu)先處理最重要的任務(wù)。這樣，應(yīng)用程序的執(zhí)行結(jié)果就完全可以預(yù)測，而且定時確定性更高。要獲得更多關(guān)于使用LabVIEW Real-Time的PXI系統(tǒng)的信息，請訪問ni.com/realtime/zhs。

　　PXI規(guī)范中提出了基于Microsoft Windows操作系統(tǒng)的PXI系統(tǒng)軟件框架。因此，控制器可以使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口，如NI LabVIEW、LabWindows?/CVI、Measurement Studio、Visual Basic、Visual C/C++等等。PXI組件需要初始化文件以定義系統(tǒng)配置和系統(tǒng)功能。最后，采用虛擬儀器軟件架構(gòu)(Virtual Instrument Software Architecture，即已被儀器領(lǐng)域廣泛采納的VISA)，可實現(xiàn)對VXI、GPIB、串口和PXI儀器的配置和控制。

　　總結(jié)

　　PXI模塊化儀器系統(tǒng)利用主流PC中的先進(jìn)技術(shù)，定義了一種堅固的、可用于測量和自動化的計算平臺。該系統(tǒng)還充分利用標(biāo)準(zhǔn)的PCI總線技術(shù)，受益于廣泛使用的軟件和硬件組件。PXI系統(tǒng)中的軟件程序和操作系統(tǒng)早已用在日常的臺式PC中，所以可以很快進(jìn)行開發(fā)工作。PXI中還增加了堅固的工業(yè)封裝、大量的I/O插槽，以及高級的定時與觸發(fā)功能，可充分滿足您的應(yīng)用需求。

　　其他資料

　　NI PXI機(jī)箱與控制器的設(shè)計優(yōu)勢 – 從散熱性、電磁兼容性、電源可靠性、穩(wěn)定性、軟件支持與兼容性等技術(shù)角度，NI PXI機(jī)箱及控制器產(chǎn)品在設(shè)計、生產(chǎn)、售后服務(wù)等方面都進(jìn)行了優(yōu)化。了解詳情，請閱讀NI PXI機(jī)箱與控制器的設(shè)計優(yōu)勢。

　　NI PXI插槽擋板 – NI還提供了插槽擋板，即塑料的模塊化PXI 填充板，占用箱中未使用的插槽。這樣可以通過降低空插槽中的氣流來增強(qiáng)有效的降溫氣流。使用插槽擋板可以使工作模塊中電子元件的溫度升幅降低20%，從而改善機(jī)箱的降溫性能。要獲得更多關(guān)于安裝NI PXI插槽擋板的信息，請參考NI PXI 插槽擋板安裝指南。

　　NI PXI系統(tǒng)監(jiān)測器 – 您可以監(jiān)測多個NI PXI機(jī)箱和控制器的操作參數(shù)。在標(biāo)準(zhǔn)C和LabVIEW軟件中都有相應(yīng)的API，因此您可以編程收集并處理這些參數(shù)值，然后根據(jù)具體情況來診斷系統(tǒng)健康狀況。要進(jìn)一步了解或下載該API，請查看NI Developer Zone指南 “NI PXI軟件、支持與服務(wù)”。