PXI 是一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台,具备机械、电气与软件等多方面的专业特性。PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)充分利用了当前最普及的台式计算机高速标准结构——PCI。PXI 规范是CompactPCI 规范的扩展。CompactPCI 定义了封装坚固的工业版PCI 总线架构,在硬件模块易于装卸的前提下提供优秀的机械整合性。因此,PXI 产品具有级别更高、定义更严谨的环境一致性指标,符合工业环境下振动、撞击、温度与湿度的极限条件。PXI 在CompactPCI 的机械规范上强制增加了环境性能测试与主动冷却装置,以简化系统集成并确保不同厂商产品之间的互用性。此外,PXI 还在高速PCI 总线的基础上补充了测量与自动化系统专用的定时与触发特性。
总的来说,PXI 是一种坚固的模块化仪器平台,它提出了基于计算机的高性能标准化测量与自动化方案。以合理的价位提供比原有系统架构出色得多的性能。PXI 用户自然地享有很多便利,如廉价、易用、灵活的PC 技术;开放的工业标准以及与CompactPCI产品的完全互用性。
PXI相比其它总线所具有的优势
PXI 平台是基于PCI 总线的,PCI 总线作为开放的工业标准,在测试与测量工程上具有不少优势。很多为传统计算机开发的设备其都是基于PCI 总线的。目前已经有数以千计的PCI设备,而PCI总线本身也采纳了诸多最新的计算技术,得以不断优化。这对PXI而言意味着有大量的设备元件可以使用, 这些元件与最常用的操作系统与软件完全兼容,针对最高速的处理器和总线进行了优化,以提高数据流量。
一个决定系统流量的关键因素是测量设备与计算机之间的接口总线。尽管系统性能由于处理器速度与系统内存的增加而大幅提升,却依然受到与仪器与外部设备的通 信因素限制。GPIB 是最常见的仪器接口总线,但其数据传输速率比VXI 和PCI 慢得多。基于VXI 的测量系统具有高于GPIB 的性能,但用户必须为之付出高昂的代价。相比之下,PCI 是为新型处理器设计的,数据传输速率比GPIB 和VXI高得多。
除了提高流量,PCI还能够与所有的主流操作系统兼容。有了这样的开放性,不同厂商开发的PXI 设备都可以在一个集成的系统上工作。为了维护这种不同厂商之间的互用性,PXI 规范还制定了相应的对软件标准。最主要的要求之一,就是PXI 设备必须能在Windows操作系统下工作,并配套驱动软件。这项要求不但保证了厂商兼容性,还能够加快用户集成和应用开发的速度。旧的系统架构迫使每个 用户根据一套特定的函数调用方法开发各自的驱动程序,PXI规范则将这个负担转移到了设备厂商一方。
为了完全利用PCI 的优势,PXI 规范指明所有的PXI 设备须和CompactPCI 完全兼容。CompactPCI 模块使用的封装和PXI 相同,而且也是建立在PCI 总线上的。PXI 较之增加了更为严格的环境测试,软件标准和一些额外的触发特性。这项严格的兼容性规定,意味着当用户的应用不需要所有的模块都具有PXI 专有的特性时,可以有更多的模块选择,这还意味着工程师可以将他们已经在使用的CompactPCI模块集成到PXI系统里。
PXI固有的特点
PXI是一个模块化的平台。系统的物理主机是一个拥有2至13个槽位的机箱,有的机箱还带有内置的显示器和键盘。机箱的第一槽(Slot 1)是控制器槽。机箱中的其它槽位被称为外部设备槽,用于插置功能模块,就像计算机里的PCI槽一样。
PXI 模块的支架和台式计算机的PCI 槽有所不同,模块被上下两侧的导轨和“针-孔”式的连接器牢牢的固定住。事实上,PXI 采纳了CompactPCI 首先启用的高级“针-孔”式连接器结构。这种由国际电工委员会(International Electrotechnical Commission)定义的高密度(2mm 间距)阻抗匹配连接器提供了在所有情况下可以达到的的最佳电气性能。这些连接器已经被广泛采纳于各种高性能的应用,尤其是通信领域。
PXI 的背板提供了一些专为测试和测量工程设计的独到特性。专用的系统时钟用于模块间的同步;8 条独立的触发线可以精确同步两个或多个模块;槽与槽之间的局部总线可以节省PCI 总线的带宽;最后,可选用的星形触发特性适用于极高精度的触发。相比之下,触发线、时钟和局部总线在台式计算机、工业计算机和CompactPCI的机箱 里都是没有的。
在尺寸上,3U 的PXI 机箱比绝大多数的台式或工业计算机平台更加紧凑,这对于在很多狭小环境下的测试来说是一项重要的特性。各种规格的机箱包含不同数量的槽位。如果经费有限, 工程师可以选择槽位数最合适的机箱。机箱的设计考虑了系统集成的需要,使之能够很方便地固定到机柜上。PXI 机箱外形小巧,也已成为便携或野外应用的理想选择。