儀器控制系統(tǒng)硬件總線(xiàn)選擇方案

以太網(wǎng)是一種成熟的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中，可以進(jìn)行通用的網(wǎng)絡(luò)連接以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。目前，全世界擁有超過(guò)一億套配置以外網(wǎng)接口的計(jì)算機(jī)。而且，以太網(wǎng)還提供了用于儀器控制的功能選項(xiàng)。以太網(wǎng)是基于IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)定義的，理論上可支持10Mbits/s（10 BASE-T）、100 Mbit/s （100BASE-T）和 1 Gbit/s （1000BASE-T）的數(shù)據(jù)傳輸速率。其中，最常見(jiàn)的就是100 Mbit/s （100BASE-T）以太網(wǎng)。

　　基于以太網(wǎng)的儀器控制應(yīng)用充分利用了以太網(wǎng)總線(xiàn)的特點(diǎn)，包括遠(yuǎn)程儀器控制、簡(jiǎn)便的儀器共享方式、以及易于使用的數(shù)據(jù)結(jié)果的發(fā)布功能等。此外，用戶(hù)還可充分利用公司或者實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有的以太網(wǎng)絡(luò)。然而，對(duì)于某些公司來(lái)說(shuō)，以太網(wǎng)的這種特點(diǎn)還會(huì)帶來(lái)一些麻煩：公司網(wǎng)絡(luò)管理員可能需要介入到儀器應(yīng)用的開(kāi)發(fā)之中。

　　基于以太網(wǎng)總線(xiàn)的儀器控制還有其它缺點(diǎn)，例如可能存在實(shí)際傳輸速率、傳輸確定性以及安全性方面的問(wèn)題。雖然以太網(wǎng)總線(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)1 Gbit/s的理論傳輸速率，但在實(shí)際使用中，由于網(wǎng)絡(luò)同時(shí)也被其它應(yīng)用占用，而且存在數(shù)據(jù)傳輸失效等問(wèn)題，這種理論傳輸速率很少能夠真正實(shí)現(xiàn)。此外，由于傳輸速率不穩(wěn)定，以太網(wǎng)很難保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_定性。最后，對(duì)于一些敏感的數(shù)據(jù)，用戶(hù)需要采取額外的安全措施，確保數(shù)據(jù)完整與保密。

　　PCI

　　PCI總線(xiàn)通常不直接用于儀器控制，而是作為一種外設(shè)總線(xiàn)，通過(guò)連接GPIB或者串行通信總線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)儀器控制。此外，由于其PCI總線(xiàn)帶寬較高，常用于模塊化儀器的背板總線(xiàn)，此時(shí)，其I/O總線(xiàn)內(nèi)置于測(cè)量設(shè)備中。

　　PXI

　　PXI（面向儀器系統(tǒng)的PCI擴(kuò)展）基于PCI平臺(tái)，是一種用于測(cè)量和自動(dòng)化系統(tǒng)的堅(jiān)固總線(xiàn)。PXI結(jié)合了PCI的電氣總線(xiàn)特性與CompactPCI的堅(jiān)固性、模塊化及Eurocard機(jī)械封裝的特性，并添加了專(zhuān)門(mén)的同步總線(xiàn)和重要的軟件特性。這些技術(shù)使得PXI總線(xiàn)成為測(cè)量和自動(dòng)化系統(tǒng)的高性能、低成本部署平臺(tái)，應(yīng)用于諸如生產(chǎn)線(xiàn)測(cè)試、軍工與航空航天、機(jī)器狀態(tài)監(jiān)控、汽車(chē)以及工業(yè)測(cè)試領(lǐng)域。PXI在1997年完成開(kāi)發(fā)，并在1998年正式推出，它是為了滿(mǎn)足日益增加的對(duì)復(fù)雜儀器系統(tǒng)的需求而推出的一種開(kāi)放式工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如今，PXI標(biāo)準(zhǔn)由PXI系統(tǒng)聯(lián)盟（PXISA）所管理。該聯(lián)盟由超過(guò)65家公司組成，共同推廣PXI標(biāo)準(zhǔn)，確保PXI的互換性，并維護(hù)PXI規(guī)范。PXI在模塊化儀器平臺(tái)得到了廣泛的使用，這種平臺(tái)基于緊湊、高性能測(cè)量硬件，并集成了定時(shí)和同步資源，對(duì)于傳統(tǒng)的獨(dú)立儀器來(lái)說(shuō)是理想的替代產(chǎn)品。

　　PCI Express

　　PCI Express與PCI相似，通常不會(huì)直接用于儀器控制，而是作為一種PC外設(shè)總線(xiàn)， 用于連接GPIB設(shè)備進(jìn)行儀器控制。但是，由于PCI Express總線(xiàn)速度極高，可以用作模塊化儀器的背板總線(xiàn)。

　　VXI

　　VXI（面向儀器系統(tǒng)的VME擴(kuò)展）總線(xiàn)是針對(duì)多廠(chǎng)商工業(yè)儀器標(biāo)準(zhǔn)的首次嘗試。VXI最初在1987年推出，接著被定義為IEEE 1155標(biāo)準(zhǔn)。VXI總線(xiàn)的缺點(diǎn)包括：缺乏軟件標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法顯著提升系統(tǒng)吞吐率；而且由于VXI不使用標(biāo)準(zhǔn)的商用PC技術(shù)，無(wú)法降低系統(tǒng)成本。