从GBIP到PXI – 量测技术发展简史

由于量测技能的重要地点，其老练与开展过程中的每一步无不吸引着业界重视的目光。从上世纪70年代以来，量测技能阅历了从GPIB到PXI的改造，而近年来国内厂商在PXI技能上的敏捷开展壮大，更是值得国内量测用户欢喜的工作。

GPIB——VI量测的先行者
早在70年代，为了让计算机操控许多独立的量测仪器，IEEE界说了一套高速数据传输的协议——488.1/488.2。关于依据计算机的数字化丈量测验仪器，人们将其称为虚拟仪器（VI）。GPIB技能便是IEEE488标准的虚拟仪器前期的开展阶段，它的呈现使电子丈量从独立的单台手工操作向大规划主动测验体系开展。典型的GPIB体系由一台PC机、一块GPIB接口卡和若干台BPIB方法的仪器通过GPIB电缆衔接而成，运用一起的字串语法操控仪器 (488.2或SCPI)。在标准情况下，一块GPIB接口可带多达14台仪器，电缆长度可达40米。GPIB技能可用计算机完成对仪器的操作和操控，代替传统的人工操作方法，能够很便利地把多台仪器组合起来，构成主动丈量体系。

GPIB丈量体系的结构和指令简略，有专为仪器操控所规划的接口信号和结实的接插件，加之简直一切独立仪器都有GPIB接口，因而体现出其简略性和便利性的优势地点。可是GPIB的缺陷也是清楚明了的——无法供给多台仪器同步和触发的功用，在传输很多数据时带宽缺乏。因而，GPIB首要运用于台式仪器，适合于准确度要求高的，但不要求对计算机高速传输情况时运用。因而，关于更高要求的量测运用，便需求技能方面的进一步改造，VXI总线技能便是在这样的布景下呈现的。

VXI——量测标准的敞开品
在GPIB之后呈现的VXI总线技能是VME总线在仪器范畴的扩展（VXI即VMEbus eXtensions for Instrumentation的缩写）。1981年10月，Motorola 、Mostek和Signetics宣告它们一起支撑依据VERSAbus和Eurocard模块尺度的系列板卡，这便是闻名的VMEbus。1987年，VMEbus被IEEE正式承受为万用背板总线（Versatile Backplane Bus）标准——VMEbus（ANSI/IEEE 1014-1987）。

由于VME究竟不是面向仪器的总线标准，来自Colorado Data System、 Hewlett Packard、 Racal Dana、 Tektronix和Wavetek等5家仪器公司的技能代表于1987年6月宣告建立了一个技能委员会。同年7月，该委员会（即后来的VXI总线联合体）发布了VXIbus标准的第1个版别，几经修正和完善，于1993年9月20日出版发行。VXI总线标准开展前史如下表所示。

VXIbus标准开展史

VXI总线具有安稳的电源，强有力的冷却才能和严厉的RFI/EMI屏蔽。它具有标准敞开、结构紧凑、数据吞吐才能强（高达40MB/s的带宽是GPIB的40倍）、守时和同步准确、模块可重复运用，以及遭到很多仪器厂家支撑的长处，很快就得到广泛的运用。由于是前插拔、模块化的仪器，VXI体系的组成和运用变得很便利，尤其是组成大、中规划的主动丈量体系时；VXI也适合于对速度、精度要求高的场合，因而首要用于军事、航空航天和ATE等范畴的量测渠道。

尽管时至今日VXI总线的仪器和体系已被遍及承受，可是由于组成VXI总线要求有机箱、零槽办理器及嵌入式操控器，造价昂扬；加之40MB/s的带宽关于如今的高速量测设备仍嫌缺乏，人们又对量测技能提出了更高的要求。在PCI总线成为干流的今日，PXI技能适应而生。

PXI——量测技能的生力军
PXI 是PCI eXtensions for Instrumentation 的缩写。直观地说，CompactPCI+ Extensions for Instrumentation = PXI。关于PXI的开展，首先要说到制定并推行PXI标准的安排——PXISA (PXI System Alliance)。PXISA于1997年建立，同年推出了1.0版的PXI标准。跟着PXISA的承受度前进，以及PXI标准的不断完善，PXI的标准和相关产品也逐步走向了标准化的路途。1998年，PXI被定为工业标准，PXI开端快速而稳健地开展。2000年时，PXISA又推出了PXI 2.0版，并于2003年2月将标准更新至2.1版。

为更适于工业运用，PXI总线方法为PCI总线内核技能增加了老练的技能标准和要求，增加了多板同步触发总线的技能标准，以便运用于相邻模块的高速通讯局总线。PXI还具有高度的可扩展性：PXI具有8个扩展槽，通过运用PCI-PCI桥接器，可扩展到256个扩展槽，而台式PCI体系只需3~4个扩展槽，台式PC的性能价格比和PCI总线面向仪器范畴的扩展优势结合起来，便构成了超卓的虚拟仪器渠道。

PXI 的标准区分为硬件与软件两个部分。其间硬件部分是依据CompactPCI的标准，也便是PICMG 2.0，建构于CompactPCI的组织标准与PCI的电气标准之上，加上仪器上所需求的电气信号延伸，便是所谓PXI的标准。所以，PXI的数据传输速率的峰值在33 MHz、32 bit的总线上，可达132MB/s；在66 MHz、64 bit的总线上更可高达528MB/s，远远高于GPIB与VXI接口的传输速率。PXI 背板上的每一个扩大槽，都有专用的10 MHz参阅时脉，而时脉偏斜的准确度有必要小于1ns。这样高的准确度使其可作为各扩大槽的根底时脉，来到达同步的作用。

与其他的总线标准比较，PXI于软件上对体系操控模块与周边模块作了标准。例如：PXI周边模块的厂商，有必要供给可运用于Microsoft Windows上的驱动程序，而PXI操控模块则有必要依据80×86架构，并可支撑Microsoft Windows。跟着各式操作体系的承受度前进，未来将或许参加PXI软件的标准制定。除了对软件架构上的标准外，PXI也制定了硬件描绘档案的标准，体系操作人员能够运用这些档案，透过软件办理PXI体系上的模块。

PXI的仪器延伸信号，供给了各PXI模块之间的一个硬件的管道，不需通过软件的监督，PXI的模块可实时地在此管道上运用硬件的信号相互交流。如此能够减低CPU的担负，并加快软件程序的履行。而且依据x86架构与广泛选用的Windows，能够有用下降PXI产品的学习曲线与购入本钱。
多重的PXI模块挑选，调配不同机箱，使得PXI能够契合各种运用需求，而且易于保护。如此丰厚的产品使得PXI现在已在轿车测验、半导体测验、功用性测验、航空设备测验以及军事等许多范畴得到了广泛的运用。

跟着PXISA的承受度前进，以及全球很多厂商的参加，PXI已不会让客户有被单一厂商绑住标准的担忧，且商场上有超越600种不同的PXI模块面世。依据Frost and Sullivan的估量，在国际上，PXI商场于2003~2005年的成长率分别为37%、28%、23%，成长率远超越PC或工业计算机量测运用的数字。而在国内，相关厂商也开端运用PXI这个关键敏捷扩展商场占有率，其间较为杰出的是凌华科技（ADLINK）。 关于PXI的开展，凌华科技量测产品事业部总监高超和先生表明：“ 敞开化和标准化将是往后量测科技开展的一个要点方向。现在简直一切的厂商都着重产品的敞开和兼容性，为客户节省在测验本钱上的出资。客户不须替换仪器，只需替换不同卡板或软件，就能履行不同的测验项目；在产品规划的一起，也为客户预留可供晋级运用的功用扩大。PXI沿袭PC接口来操作仪器功用，具有兼容性高、便利更新功用等特征，未来以此衍生出的量测计划将越来越多。”

能够看到，跟着量测技能的前进和更多厂商的参加，咱们将迎来一个愈加敞开也更具功率的量测科技新时代。