概览
PXI（PCI的仪器扩充）是一个稳固的、基于PC的测量与自动化系统平台。PXI将PCI电气总线的特性与CompactPCI稳固的、模块化欧卡封装相结合，在此基础上还增加了专门的同步总线和关键软件特性。PXI是一种兼具高性能和低成本的测量与自动化系统部署平台。这些系统所服务的应用包括制造测试、军事与航空、机器监视、汽车和工业测试等。 PXI于1997年开始开发并在1998年发布，作为一种开放的业界标准，PXI的引入是为了满足对复杂仪器系统日益增长的需求。如今，PXI由PXI系统联盟（PXISA）监管，该组织由超过70家公司组成，并以推进PXI标准、确保互操作性和维护PXI规范为宗旨。欲了解关于PXISA以及PXI规范的更多信息，请访问www.pxisa.org。
硬件架构
PXI系统有三个基本组件构成——机箱、系统控制器和外设模块。
PXI机箱
PXI机箱为系统提供稳固的模块化封装。现有机箱的尺寸有3U和6U，一般插槽数从4槽到18槽不等，并且能够提供如DC电源供电和集成的信号调理等特殊特性。机箱包含高性能的PXI背板，该背板包括了PCI总线和定时与触发总线。使用这些定时与触发总线，用户可以为需要精确同步的应用开发所需系统。
PXI控制器
正如PXI硬件规范所定义的，所有的PXI机箱包含一个位于机箱最左边的系统控制器插槽（插槽1）。可供选择的控制器包括来自台式机、工作站、服务器或便携机的远程控制器和高性能嵌入式控制器，这些控制器使用Windows 2000/XP或实时OS（LabVIEW实时模块）。
PXI远程控制器
有两种类型的PXI远程控制器：
• PXI的便携机控制
• PXI的PC控制
PXI的便携机控制
使用ExpressCard MXI（测量的仪器扩展）和PCMCIA CardBus接口工具包，用户可以从便携机直接控制PXI系统。在启动过程中，便携式电脑会将PXI系统中的所有外设模块识别为PCI设备。使用ExpressCard MXI，您可以控制您的PXI系统，使其吞吐量高达214 MB/s。
现在，对于现场测试、车载数据录入以及NVH与NDT等应用，用户可以通过使用PXI的便携机控制来充分利用移动PXI系统的优势。您可以购买任何兼容ExpressCard MXI或PCMCIA CardBus的便携机，以远程控制您的PXI系统。欲了解更多信息，请参考PXI的便携机控制。
PXI的PC控制
使用MXI-Express与MXI-4接口工具包，用户可以从台式机、工作站或服务器对PXI系统进行直接控制。在启动过程中，计算机将识别PXI系统中的所有外设模块为PCI设备。
使用MXI-Express，您可以以高达832 MB/s的稳定吞吐量控制您的PXI系统。使用2-端口的MXI-Express接口工具包，用户可以通过一台PC同时对两个PXI系统进行控制。
MXI-4接口工具包具备距离扩展和电气隔离的低成本铜缆或光缆。如图4所示，您可以使用MXI-4为高通道数应用构建多机箱PXI系统。使用一个MXI-4连接，您可以实现一个雏菊链或星型拓扑的多机箱系统。关于多机箱拓扑配置的更多信息，请参考MXI-4系列用户手册。您可以购买任何的台式机、工作站或服务器，然后使用MXI-Express或MXI-4的串行铜缆/光缆连接，远程控制您的PXI系统。欲了解更多信息，请参考PXI的PC控制。
PXI嵌入式控制器
嵌入式控制器为PXI机箱提供了一个完整的系统，不再需要外部的PC。典型的PXI嵌入式控制器是由若干集成在一个小尺寸PXI封装的标准PC组件构成。例如，NI PXI-8105控制器包含2.0 GHz Intel Core Duo T2500双核处理器、高达2GB的DDR2 RAM、一个硬盘驱动器以及如ExpressCard、高速USB、以太网、串口、并口和GPIB端口等的标准PC外设。 有两种类型的PXI嵌入式控制器：
• 基于Windows的PXI嵌入式控制器
• PXI实时嵌入式控制器
基于Windows的PXI嵌入式控制器：
基于Windows的PXI嵌入式控制器具备标准的PC特性，如集成的CPU、硬盘驱动器、RAM、以太网口、视频、键盘/鼠标、串口、USB和其它外设，还有Microsoft Windows和已经安装好的所有设备的驱动程序。由于该控制器使用Microsoft Windows，所以用户不会感觉到与PC或便携机的差别。它也有与您PC或便携机相似的应用软件，如Microsoft Office Word、Excel和PowerPoint。
PXI实时嵌入式控制器：
PXI实时嵌入式控制器，除了为测量、自动化和控制提供实时的、确定性的、可靠I/O的实时OS，如LabVIEW实时模块或VxWorks，还具备标准的PC特性。由于RT系列PXI控制器可以通过以太网配置和编程，您将可以跨网络发布一个实时应用，并对其进行远程监控。这些控制器专为有确定性的、可靠性能要求的应用设计，并可以以无交互方式运行（如没有键盘、鼠标或显示器。）
对于便携式系统及其包含的“单盒”应用，由于机箱需要不断移动，故嵌入式控制器是理想之选。了解更多信息，请参考PXI控制器。
PXI外设模块
NI提供100多个不同的PXI模块，而且由于PXI是一个开放的业界标准，所以有来自PXI系统联盟的70多个成员的接近1200个产品都可供您选择。
• 模拟输入与输出
• 边界扫描
• 总线接口与通信
• 载波产品
• 数字输入与输出
• 数字信号处理
• 功能测试与诊断
• 图像采集
• 原型板
•仪器
• 运动控制
• 电源
• 接收器互联设备
• 开关
• 定时输入与输出
• RF与通信
由于PXI与CompactPCI直接兼容，您可以在PXI系统中使用任何3U CompactPCI模块。您还可以在ni.com/china/pxi找到NI所提供的模块和我们PXI产品合作伙伴的分类列表。
PXI也通过提供用于与分立仪器或VXI系统进行通信的标准硬件和软件，保护在这些系统的已有投资。例如，通过PXI-GPIB模块实现PXI系统与基于GPIB的仪器的互联，与通过PCI-GPIB模块实现这两者的互联，没有任何不同。软件是完全相同的。此外，有许多方法可用于构建与PXI、USB、LAN/LXI、VXI和分立仪器接口的混合系统。了解更多信息，请参考将在混合系统中集成LXI、USB、PXI Express和其它标准。
软件架构
由于PXI硬件是基于标准PC的技术，如PCI总线以及标准CPU和外设，标准的Windows软件架构对于用户也不陌生。对基于Windows的PXI系统的开发和操作，与标准的基于Windows的PC并没有什么不同。此外，由于PXI背板使用业界标准的PCI/PCI Express总线，所以在绝大多数情况下，编写与PXI设备通信的软件和PCI设备的对应部分完全相同。例如，与NI PXI-6251多功能数据采集模块通信的软件，和与基于PC的PCI-6251板卡通信的软件完全相同。因此，在基于PC的系统与基于PXI的系统间移植软件时，现有的应用软件、范例代码和编程技术都不必重新编写。
作为基于Windows系统的替代方案，您可以为时序关键的应用（此类应用要求确定的循环速率和无交互式操作，即没有键盘、鼠标或显示器）采用一种实时软件架构。关于LabVIEW实时模块与PXI系统结合使用的其它信息，请访问www.ni.com/china/realtime。
PXI——业界标准平台
每种总线都是独特的，具有各自优势。例如，USB非常适合台式机的便捷连接，而LAN/以太网是分布式系统的最佳选择， PCI和PCI Express则能为ATE提供高性能。对于要求模块化解决方案的应用，用户理所当然会期望通过共享机箱、背板和处理器来降低成本并减小尺寸，通过与主处理器的高速连接实现更高的吞吐量，并通过用户定义的软件获得更高的灵活性和更长的生命周期。
基于PCI和下一代PCI Express的PXI是继GPIB之后增长最快的测试与测量标准。眼下PXI系统联盟有70多家，能提供超过1200种的产品，预计到2011年前将有25%的年均增长（Frost & Sullivan, 2005），这些都表明PXI很好地满足了模块化仪器在目前和未来的需求。本质上，一个PXI系统中的所有仪器都共享同一个电源、机箱和控制器。而其它备选方法则是为每一个仪器单独配置电源、机箱和（或）控制器，这既增加了成本与尺寸，又降低了可靠性。对于PXI，其控制器可以是高性能的位于0插槽的嵌入式控制器、台式机、便携机或服务器中的任一个。当您需要更快速的处理时，您可以方便地升级PXI系统的控制器。为复用现有装置，您可以使用PXI来控制USB、GPIB、LAN/LXI、串口和VXI的仪器。
模块化仪器需要高带宽、低时延的总线，来将仪器模块连接到共享处理器，以执行用户定义的测量。PXI可以满足上述要求，因为PXI每个插槽的带宽都可达到2 GB/s。以一个模块化RF采集系统为例，PXI能够将两个通道的100 MS/s 16位IF数据直接传送至处理器供运算。无论是LAN还是USB，都无法满足这些要求，所以这样的仪器总是包括一个嵌入式的、用户定义的处理器。因此，PXI的高带宽标准，提供了一种模块化仪器所需要的真正的软件定义的方式。
客户为何选择PXI？
更高的吞吐量
每个应用都是唯一的，具有其独特需求的。然而，对于所有应用带宽和时延始终是一个平台的两大重要特性。时延相对单点操作较为重要，如数字万用表/开关扫描，而带宽则对于数据流应用较为重要，如波形激励/响应。通过PCI/PCI Express总线（如图7所示），PXI为广泛的应用提供兼具高带宽和低时延的高速通信。
定时与同步
许多测量与自动化应用需要高级定时和同步能力，但依靠PC标准的I/O总线，如PCI/PCI Express、以太网/LAN和USB等，并不能直接实现这些能力。PXI提供了能够满足您的应用需求的高级定时与同步特性：
• 100 MHz差分系统参考时钟
• 10 MHz参考时钟信号
• 差
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