新一代開放式儀器接口標準LXI(05-100)

　　在推動電子測量儀器技術發展過程中,從70年代初至2000年代初的三十多年中,先后出現GPIB(通用儀器總線,IEEE488標準)、VXI(VME總線的儀器擴展,IEEE1515標準)和PXI(PCI總線的儀器擴展)三種開放式儀器總線,2005年9月LXI聯盟發布LXI(LAN的儀器擴展)標準1.0版本,標志著測量儀器的新一代開放總線標準的到來。LXI標準繼承前面三種開放式總線的優點,在局域網標準(IEEE802.3)基礎上增加測量儀器系統所需的功能,擴展成為性能強大的結構靈活的開放式平臺,LXI聯盟發布的LXI標準1.0版本詳細規定物理結構、機械接口、同步定時、軟件界面、網絡組成、觸發、電磁兼容的各項標準。

　　LXI聯盟和LXI標準

　　LXI聯盟成立于2004年9月,由安捷倫科技和VXI科技兩家公司發起,獲得十多家著名測量儀器公司響應,宗旨是制訂適應二十一世紀測量儀器的新一代開放式接口標準。幾年的實踐,認為選用以太網作為儀器作為儀器總線的基礎最有發展前途,不再采用GPIB那樣的8位并行總線,亦不采用更新周期較短的計算機外設總線。以太網經二十多年的發展成為成熟的技術,還在不斷提高傳輸速度,并且是普及的局域網和PC機的標準配置網絡接口,它的支持芯片、連接線纜、連接器、集線器的成本便宜,網頁和瀏覽器資源眾多,工程技術人員熟悉相關界面。以太網作為通信局域網,它的特性不能完全適合測量儀器的組網應用,需要在局域網上加以擴充,故稱為LAN eXtensions for Instrumentation (LAN的儀器擴充,簡稱LXI)。在LXI標準起草過程中還制成LXI原形模塊儀器多種,經過兩次LXI原型系統的互操作性試驗,證實LXI標準的可用性和功能性完全達到預期目的。LXI標準版本1.0在2005年9月26日公布。

　　以太網是LXI標準的基礎

　　選擇以太網作為LXI標準的物理基礎是因為它具有良好的穩定性。

　　為了適應不同的應用和擴大LXI標準的兼容性,按儀器的組網功能分為三個級別：

　　C級器件：具有標準化的以太網和網頁瀏覽接口,作為最基本的級別,適合傳統儀器的接入,特別是物理上小型的產品,例如傳感器的接入,它們無需支持物理上的觸發和定時同步。此外,可用于以太網供電或電池供電的小型、簡單儀器。C級器件的觸發要求由儀器供應商自行規定。

　　B級器件：具有標準化以太網接口和支持IEEE1588定時協議,定時協議使器件能夠執行同步功能,達到與GPIB總線儀器相似的或更好的定時精度。

　　A級器件：是供標準化以太網接口和支持IEEE1588定時協議,以及物理上的線接觸發功能。線接觸發使器件之間建立事件觸發的標準化操作,觸發的定時精度只受線纜長度和物理上儀器設計的限制。A級器件的觸發功能大體達到VXI和PXI模塊儀器的水平,但是觸發線纜的長度要比背板觸發線的長得多。

　　LXI標準的物理規范

　　LXI器件的機箱

　　LXI器件采用國際電工技術委員會IEC60297-1標準,即寬度為482.6mm(19英寸)的標準機箱,高度分1U、2U、3U和4U(單位U=13/4英寸=44.45mm),物理尺寸與GPIB機箱兼容。LXI器件的最小單元是1U半寬度機箱,由于IEC60297-1沒有定義半寬度機箱,LXI標準對半寬度機箱尺寸作出規定,作為無前面板的LXI模塊結構與VXI和PXI的插卡模塊結構不同,其表現為：

• 　　LXI模塊不使用多層PCB背板的框架式機箱、通風風扇、電源管理,以及框架機箱與PC控制器的專用通信鏈路。
• 　　LXI模塊可緊密堆疊置放,而且適合于安裝已有的GPIB桌面儀器。
• 　　LXI模塊具有多種尺寸可供使用,而VXI和PXI框架機箱往往需要在儀器性能和模塊尺寸之間作出選擇。

　　LXI模塊的通風冷卻