概述
PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)是一種基于PC技術的面向測試測量和自動化應用的堅固平臺。作為一種開放的工業(yè)標準, PXI 于1997年提出，并于1998年正式發(fā)布。 今天，PXI規(guī)范由PXI系統(tǒng)聯(lián)盟管理和維護。PXI系統(tǒng)聯(lián)盟由超過70多家公司組成，其中包括全球眾多領先的測試測量廠商。本文將對PXI規(guī)范進行概述并介紹一些最新發(fā)展。
PXI標準將CompactPCI標準(具有PCI電氣總線特性，同時具有堅固的、模塊化的歐卡封裝)與專用同步總線和軟件特性結合在一起。PXI系統(tǒng)由3個基本部分組成——機箱、控制器以及外圍I/O模塊。基于PXI的這種模塊化架構，可以實現(xiàn)系統(tǒng)部分組件的單獨升級，并且可以使測試系統(tǒng)能快速利用這些升級的組件所帶來的新技術。
隨著商業(yè)PC的總線技術從PCI演進到了PCI Express，顯著地拓展了總線的可用帶寬，PXI也將PCI Express集成到PXI標準中，以滿足更多的應用需求。PCI工業(yè)制造商協(xié)會(PICMG，管理CompactPCI標準)與PXI系統(tǒng)聯(lián)盟共同努力，確保PXI背板中集成了PCI Express技術之后，仍然維持與原有系統(tǒng)的后向兼容性。通過利用PCI Express技術，PXI Express將PXI中的可用帶寬從132MB/s提高到6GB/s，提高了45倍多。與此同時，還可以維持與原有PXI模塊間的軟件、硬件兼容性。正是由于此性能的增強，PXI可用于許多新的應用領域，其中很多應用在以前只能由昂貴的專用硬件(proprietary hardware)實現(xiàn)。
PXI規(guī)范的設計基于了如下一些考慮。
● 能在嚴酷的工業(yè)環(huán)境下工作
PXI規(guī)范定義了PXI系統(tǒng)能勝任惡劣環(huán)境所要滿足的要求。阻抗匹配的高性能IEC接口在各種條件下都能提供最好的電氣性能。PXI的機械封裝采用了歐卡結構，該結構也被CompactPCI、VME和VXI采用，在工業(yè)環(huán)境中有長期成功的應用歷史。此外，PXI規(guī)范還定義了保證工業(yè)環(huán)境中操作所需的特殊冷卻和環(huán)境要求。
● 共享硬件資源以減小體積
在這種模塊化架構下，所有模塊化儀器可以共享控制器、電源以及顯示單元，從而可以顯著減小測試儀器的體積，并降低功耗。 PXI規(guī)范還要求對所有的機箱進行強制的空氣冷卻并推薦進行完整的環(huán)境測試，包括溫度測試、濕度測試、振動測試以及電流沖擊測試。所有的PXI產(chǎn)品都應該能提供這些測試結果文件，并提供工作及儲存溫度范圍。PXI規(guī)范同樣要求進行電磁兼容性測試以保證可以符合相關國際標準的要求。
● 多模塊和多機箱之間的同步
PXI系統(tǒng)的一個關鍵優(yōu)勢在于集成了定時和同步特性，這可以減少不同儀器之間實現(xiàn)觸發(fā)和同步功能的復雜性：PXI機箱背板上整合了一個10MHz的專用系統(tǒng)參考時鐘，通過等長的背板走線傳輸?shù)礁鞑宀?，各插槽之間的時鐘偏差小于1ns;10MHz系統(tǒng)時鐘的精度是由機箱決定的，典型值小于百萬分之25(25ppm)，并且通過在機箱的星形觸發(fā)插槽(槽位2)安裝一塊具有更穩(wěn)定時鐘源的板卡(例如擁有板載OCXO的NI PXI-6653) 來取代背板的10MHz時鐘，達到更高穩(wěn)定性。不同模塊上速率更高的采樣時鐘可以鎖相至該穩(wěn)定的10MHz參考時鐘，從而提高多個模塊化儀器之間的同步性能。也可以輸出這個10MHz時鐘，用以同步多個PXI機箱和其他模塊儀器時作為參考時鐘。除了參考時鐘，PXI背板上也提供由8條TTL傳輸線組成的觸發(fā)總線，從而允許系統(tǒng)中的任意模塊都可設置一個可以被其他任意模塊檢測到的觸發(fā)信號。
