基于定時(shí)和同步時(shí)鐘卡的多機(jī)箱同步采集系統(tǒng)

　　在汽車電子、航空、航天以及工業(yè)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域中，整體測(cè)試系統(tǒng)通常所需要同時(shí)監(jiān)控的I/O非常龐大，如此龐大的測(cè)試點(diǎn)需要大量的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行同步。由于工業(yè)計(jì)算機(jī)插槽數(shù)量有限以及CompactPCI無法同步各個(gè)測(cè)試模塊，所以本系統(tǒng)選用 PXI Express平臺(tái)通過定時(shí)和同步時(shí)鐘卡利用觸發(fā)總線、星形觸發(fā)以及系統(tǒng)參考時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)高級(jí)的多設(shè)備同步。本文以帶有高精準(zhǔn)度恒溫晶振的PS PXIe-3102定時(shí)和同步模塊為例，詳細(xì)講述如何進(jìn)行路由關(guān)系配置完成兩個(gè)PXIe-9108機(jī)箱的同步。

　　1 多機(jī)箱原理

　　多機(jī)箱同步與多板卡同步類似，同樣需要保證各個(gè)機(jī)箱間的板卡都在同一個(gè)時(shí)鐘沿開始啟動(dòng)采集，即共享同一個(gè)時(shí)鐘源和同步觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)為了消除對(duì)時(shí)鐘源分頻后的相位差，也要共享同步脈沖信號(hào)。因此，在實(shí)現(xiàn)多機(jī)箱同步時(shí)，需要考慮的主要問題就是如何在多機(jī)箱間共享這三個(gè)信號(hào)：時(shí)鐘源、同步觸發(fā)、同步脈沖。

　　對(duì)于兩機(jī)箱同步，選擇其中一個(gè)機(jī)箱作為主機(jī)箱，同時(shí)分別在主從機(jī)箱的星型觸發(fā)槽中插入一塊時(shí)鐘卡，該時(shí)鐘卡可以路由時(shí)鐘信號(hào)和觸發(fā)信號(hào)。在此以泛華PS PXIe-3102定時(shí)和同步模塊舉例說明。

　　1.1 機(jī)箱間共享時(shí)鐘源

　　PS PXIe-3102本身自帶一個(gè)溫度補(bǔ)償晶振，相比背板參考時(shí)鐘可以提供更高精度的時(shí)鐘卡(PS PXIe-3102時(shí)鐘卡引腳圖如圖2所示)。因此可以將PS PXIe-3102的10MHz時(shí)鐘路由到兩個(gè)機(jī)箱中，替代機(jī)箱背板的參考時(shí)鐘，然后各個(gè)槽位的板卡都選用背板參考時(shí)鐘作為采樣時(shí)基。具體配置過程如下：

　　(1)在主從機(jī)箱的星型觸發(fā)槽中各插入一塊PS PXIe-3102;

　　(2)將主機(jī)箱PS PXIe-3102的本地晶振(Oscillator)路由到背板10MHz輸入端(PXI_CLK10_In)上代替主機(jī)箱背板的10MHz參考時(shí)鐘源，軟件配置如圖4所示;

　　(3)將主機(jī)箱中的背板參考時(shí)鐘源(PXI_CLK10)路由到3102的輸出端(CLKOut)。背板參考時(shí)鐘源的路由軟件配置如圖5所示;

　　(4)如圖3所示，通過同軸線纜[1]連接主機(jī)箱中時(shí)鐘卡3102的時(shí)鐘輸出端CLKOut和從機(jī)箱中時(shí)鐘卡3102的時(shí)鐘輸入端;

　　(5)將從機(jī)箱中時(shí)鐘卡3102的時(shí)鐘輸入端(CLKIn)的信號(hào)路由至背板參考時(shí)鐘輸入(PXI_CLK10_In)來代替背板參考時(shí)鐘源。軟件配置如圖6所示。

　　1.2 機(jī)箱間共享同步脈沖

　　共享同步脈沖的目的是為了消除板卡采樣時(shí)鐘之間的相位差。同步脈沖在每張板卡啟動(dòng)時(shí)都會(huì)產(chǎn)生，為保證產(chǎn)生的同步脈沖有效，在多機(jī)箱同步中也需要考慮同步脈沖在機(jī)箱間的路由關(guān)系。

　　將主機(jī)箱中的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集卡作為主卡，將其產(chǎn)生的同步脈沖信號(hào)路由到背板的PXITrig線上，實(shí)現(xiàn)同機(jī)箱中同步脈沖信號(hào)的共享。同時(shí)，需要將此脈沖信號(hào)通過本機(jī)箱星型觸發(fā)槽中PS PXIe-3102的MFIO端口輸出路由到從機(jī)箱中(MFIO是用于靜態(tài)數(shù)字輸入、靜態(tài)數(shù)字輸出、AI/AO/DI/DO 或計(jì)數(shù)器/定時(shí)器所需的時(shí)鐘輸入及時(shí)鐘輸出的多功能數(shù)字I/O)，具體配置過程如下：

　　(1)選擇主機(jī)箱中的任意一塊卡作為主卡，將其產(chǎn)生的同步脈沖信號(hào)路由到背板PXITrig0上(也可選擇PXITrig<0..7>中的其它觸發(fā)線)，軟件配置如圖7所示;