高性能测试测量与控制平台—PXI系统

　　PXI中引入了PXI Express技术，显著提高了总线带宽。PXI将PCI Express集成到PXI标准中，可以满足更多的应用需求。PCI Express技术可以集成到背板中，同时维持与现有系统的后向兼容性。除了x1、x4和x8 PCI Express链路外，系统控制器插槽还支持高达x16的PCI Express链路，可以为PXI Express背板提供最高6GB/s的带宽。利用PCI Express技术，PXI Express将PXI中的可用带宽提高了45倍多，即从132MB/s提高到6GB/s;与此同时，还可以维持与PXI模块间的软件、硬件兼容性。正是由于此性能的增强，PXI可以用于很多新型应用领域，其中很多领域在以前只能由昂贵的专用硬件实现。

　　图1. PCI Express技术提供每槽专属的更高带宽

　　　硬件架构

　　PXI系统由三个基本部分组成——机箱、系统控制器和外围模块。

　　图2. 标准的8槽PXI机箱中，包括一个嵌入式系统控制器和七个外围模块

　　PXI机箱

　　PXI机箱为系统提供了坚固的模块化封装，通常为4槽、6槽、8槽、14槽或18槽的3U或6U机箱。U(rack unit)是一种测量单位，用来描述安装在19或23英寸(指宽度)机架上的设备的高度。1U等于44.45mm(1.75英寸)。装在机架上的设备的尺寸大小通常用U来描述。专用机箱还可在交流电源和直流电源中选择，以及是否集成信号调理功能。很多PXI Express机箱中都可以容纳PXI和PXI Express外围设备，而有些具有混合插槽的机箱(如NI PXIe-1075)，还可以容纳PXI Express外围设备或者兼容混合插槽的PXI设备。利用这些机箱可以配置多种PXI系统从而满足应用需求。

　　图3.NI PXI机箱提供从4槽到18槽机箱等多种选择，部分机型还带有集成的外设(如LCD显示等)

　　机箱中具有高性能的PXI背板，该背板包括PCI总线，定时总线以及触发总线。PXI模块化仪器系统中增加了专用的10MHz系统参考时钟、PXI触发总线、星形触发总线和槽与槽之间的局部总线，从而在保持PCI总线所有优势的同时，满足高级定时、同步和相邻槽直接通信等应用中的需求。

　　图4. PXI的定时与触发总线 – PXI在其背板上，将工业标准的PC机组件(如PCI总线)与高级触发和同步扩展组合在一起

　　以PXI的功能为基础，PXI Express中提供了更多的定时和同步功能——100MHz的差分系统时钟、差分信号传输以及差分星形触发总线。采用差分时钟和同步，PXI Express系统中仪器时钟的抗噪声性能进一步提高，并且可以以更高速率传输数据。

　　图5. PXI Express的定时与触发总线扩展了PXI总线的定时与触发总线功能，并在背板中增加了差分系统时钟、差分信号传输和差分星形触发总线

　　使用这些定时与触发总线，可以开发出具有精确同步的系统，以满足应用需求。要了解更多PXI的定时与触发总线规范，请参考NI Developer Zone 文档 “PXI 规范指南.”

　　要深入了解定时和同步的概念，请参考NI Developer Zone指南“分布式时钟同步和IEEE 1588精密时钟同步协议介绍.”

　　PXI控制器

　　大多PXI机箱在最左端的插槽(插槽1)中包含一个系统控制器插槽。在为您的应用选择最佳系统控制器时，有几种选择可供参考，包括以台式机、工作站、服务器或笔记本电脑作为外部控制器，或者选择装有Microsoft操作系统(Windows 7/Vista/XP)或实时操作系统(LabVIEW Real-Time)的高性能嵌入式控制器。外部控制器有两种可选类型，分别为通过笔记本电脑控制PXI或通过PC机控制PXI。

　　PXI嵌入式控制器 - 嵌入式控制器无需使用外部PC机，从而可以使PXI机箱成为一个完整系统。这些嵌入式控制器具有一些标准特性，如集成有CPU、硬盘驱动器、RAM、以太网口、视频输出、键盘/鼠标接口、串口、USB和其他一些外围设备，以及已安装好的Microsoft Windows和所有设备驱动。基于PXI或者PXI Express的系统中都包含了以上这些特性;您也可以自己选择操作系统，包括Windows 7/Vista/XP或者LabVIEW Real-Time。

　　PXI嵌入式控制器一般采用标准的PC机组件，封装在一个小巧的PXI封装中。例如，NI PXIe-8133控制器具有一块1.73 GHz Intel Core i7-820四核处理器(单核最大3.06 GHz，采用英特尔睿频加速技术)，DDR3内存高达8GB，可选硬盘驱动或者固态驱动器，还具有两个千兆位以太网端口和标准的PC外围设备，如高速USB、ExpressCard/34、串口与并口等等。

　　图6. NI PXI-8133控制器中包含一个1.73 GHz Intel Core i7-820四核处理器(单核最大3.06 GHz，采用英特尔睿频加速技术)嵌入式控制器