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回复:请教PXI总线和CompactPCI总线的差別
什么是PXI
PXI (PCI eXtensions for Instrumentation) 定义为用于测试、测量与控制应用,基于PC的一种小型模块化仪器平台。PXI基于PCI(Peripheral Component Interconnect),PCI是目前实际标准总线,推动了现今台式计算机软件与硬件的设计。PXI利用CompactPCI 规范,并建立在其基础上。CompactPCI规范定义了封装坚固的PCI,提供出众的机械完整性并使硬件部件易于装卸。因为PXI平台基于PCI,所以它固有PCI的一些优点:较低的成本,不断提高的性能,以及为最终用户提供主流软件模型。
什么是VXI
VXI,基于VME总线,在对仪器进行扩展的同时,它保留了VME模块化系统的方法。与基于GPIB陈旧的堆架式(rack-and-stack)系统相比,VXI成功地减小了仪器系统的尺寸并提高了系统集成化水平。但是,由于VXI基于过时的VME总线,而现代计算机不支持这种总线结构,所以它不能利用PC技术的优势,从而也不能将主流软件的支持、低成本、高性能等好处带给最终用户。
工业对PXI的采用
因为基于现代计算机的模块化结构能够将传统仪器的功能与机器视觉、运动控制和自动化结合在一起,所以对这种模块化结构的需求就促使PXI迅速成为一种工业标准。图1分别显示了VXI和PXI标准联盟的公司成员数量在最初三年的增长情况。
VXI主要用于满足高端自动化测试应用的需要。成功应用于军用航空测试和制造业测试的高频道计数。然而,VXI没有形成主流应用,主要因为其成本太高以及难以集成化。而且,许多VXI设备供应商坚持在模块上执行的解释机制(the parsing mechanisms)并没有充分发挥VXI所能提供的性能优势。VXI模块中执行解释(基于消息机制的标准通讯)的处理器也没有完全利用VXI中可用的带宽。造成这些缺陷的原因之一是VME,这种底层的总线结构,没有被测量与自动化之外的主流行业所采用。而另一方面,PXI,它基于PCI,能充分利用市场上主流PC产品取得的进步,从而提供规模经济的成本优势和达到预期的通用计算机行业的性能优势。
VXI有1000多种不同的模块,是一种集成大型测试系统的有效技术。但是现在许多自动化生产和测试的难题是需要一个能将机器视觉与运功控制和传统电气/电子测试结合在一起的平台。而PXI正好提供了可集成这些功能,用途广泛的测量与控制平台。此外,通过一些主流软件工具,比如LabVIEW实时模块,PXI还为用户提供了实时测量与控制功能。结果,从ATE到闭路硬件、设计检验和仿真等应用领域,PXI都得到广泛应用。
PXI与VXI的技术对比
VXI仪器规范已被证明是非常健壮和成功的。而PXI也为仪器定义了许多与VXI规范一样的扩展特性。表1是这些特性的对比情况。
表1. VXI与PXI仪器特性的比较
局部总线 触发器 时钟 星形总线
VXI 12线 8个TTL, 2个ECL, 4个附加D-size的ECL* 10 MHz, ECL, 100 MHz (仅 D-size*) 仅D-size
PXI 13线 8 TTL 10 MHz, TTL 每槽1个
*D-size的VXI系统因为其尺寸很大很少使用
VXI和PXI之间的主要差别源于它们各自的底层总线结构不同。VXI基于VME总线,而PXI基于PCI总线,PCI在台式PC中广泛应用。而且由于标准PCI总线最大带宽是132Mb/s,标准VME总线只有40Mb/s,所以PXI总线更有优势。使用PCI总线还有另外一个好处,就是能够降低产品成本。这是因为部件和软件很容易就可以从全世界成千上万的PC产品供应商处购得。最后,由于PXI设备尺寸小,所以它能够为便携式、台式(bench-top)与固定架式(rack-mount)装置提供一个通用平台。表2 是PXI与VXI和其他主要的仪器平台-GPIB与台式PC数据采集卡的对比情况。
表2. 目前几种仪器平台的比较
GPIB VXI 标准 PC PXI/CompactPCI
传输位宽 (位) 8 8, 16, 32 8, 16 (ISA) ;8, 16, 32, 64 (PCI) 8, 16, 32, 64
吞吐率 (Mb/s) 1 or 8 (HS488) 40 80 (VME64) 1-2 (ISA) 132-264 (PCI) 132-264
定时和同步 无 有定义 有 有定义
可用产品 > 10,000 > 1000 > 10,000 ~ 1000
尺寸 大 中 小-中 小-中
标准软件框架 无 VXI plug&play 有定义 无 有定义
模块化 否 是 否 是
EMI 防护 可选 有定义 视具体板卡而定 视具体模块而定
系统成本 高 中-高 低 低-中
虽然PXI定义了许多与VXI规范相同的特性,但是并不是所有这些特性都是用同样方式定义的。下面就来看看其中一些区别:
• EMI(电磁干扰)
为了使系统中不同模块间辐射干扰的相互影响最小,VXI 规范要求所有VXI模块都封装在金属屏蔽装置中。这个目的很好,但是模块屏蔽装置增加了VXI模块的成本——甚至对可能不需要屏蔽的产品也屏蔽。而PXI规范也明确规定PXI产品必须符合规定的辐射要求,包括欧洲的CE规范。但是PXI规范不要求每个模块都有金属屏蔽装置。不过,PXI设备供应商也屏蔽他们模块上的一些敏感元件,以防EMI对工作和测量的准确性造成影响。
• 电源供应
VXI在背板上为仪器开发人员定义了大量的额外电源(+5,-5.2, -2, +/-12, +/-24 V)以供设计之用。但是在许多情况下这些电源并没有被使用。因为不得不
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