PCI Express技术整合到PXI背板 - PXI-自动化测试平台

PXI Express–将PCI Express技术整合到PXI背板

　　作为最新的PC总线技术，PCI Express在与PCI保持兼容的同时，提供更高的总线带宽，同时拥有非常低的传输延迟，这一点在LAN、USB和GPIB等其他设备上都是无法同时实现的。在x1的模式下，PCI Express能够在一个基本通信通道的单个方向上提供250Mb/s的带宽，而在x16的模式下，带宽更可以高达4Gb/s。与PCI的共享总线带宽不同，基于PCI Express的I/O设备与CPU之间的通路带宽可以是独享的，从而进一步增加了系统的总带宽。

　　

 

　　图3 所有PCI Express插槽具有专用的带宽来连接PC内存，无须像传统PCI那样共享带宽

　　依靠高性能、模块化的硬件架构以及良好的兼容性，PCI Express已经有能力解决许多测试测量应用中的新问题。而之前这些问题都只能依靠昂贵的专用设备，例如通信系统测试中的高带宽IF仪器、高速数字协议接口(包括基于LVDS的专用协议、CameraLink、以及其他接口)、多通道高速数据采集系统等。

　　NI继将PCI技术带入基于PC的测量和测试应用之后，又将PCI Express技术整合到PXI中，推出PXI Express，同时确保对原有PXI平台提供长期支持。通过在背板上利用PCI Express技术，PXI Express大大提高了PXI带宽，且与PXI模块保持软件和硬件上的兼容性(PXI Express定义的“混合插槽”允许在同一个插槽中安装PXI或PXI Express模块)。除了PXI现有的定时和同步功能，PXI Express还提供了附加的定时和同步功能，包括100MHz差分系统时钟、差分信号、以及差分星形触发(见图4)。通过使用差分时钟和同步，PXI Express系统增加了对仪器时钟的抗噪声能力，并能传输更高频率的时钟信号。

　　

 

　　图4 在PXI平台现有功能的基础上，PXI Express提供了附加的定时和同步功能，实现了更高精度的测量

　　此外，PCI Express还引入Peer-to-Peer的通讯方式，使得系统中的不同PCI Express模块之间可以不经过控制器直接进行数据传输。NI已将这一技术运用于PXI Express系统，相关硬件和软件支持PXI模块之间数据的直接传输——例如，PXIe数字化仪可以将采集到的数据直接通过背板传输给带有FPGA的PXIe模块进行自定义处理，从而进一步提高系统的数据传输和处理能力。

　　以PXI/PXI Express为核心构建混合总线测试系统

　　开放的PXI/PXI Express平台也提供用于与VXI系统或分立仪器进行通信的标准硬件和软件，包括GPIB、USB、LAN、Serial等接口。事实上，许多实际的测试系统都不是基于单一总线的，而是一个混合总线系统，比如既有PXI设备，又有基于GPIB的传统仪器，但是PXI更适合作为这种混合总线系统的核心。一方面，作为一种内部总线，PXI具有最大的数据传输速率和最低的延时，保证其不会成为整个系统数据传输的瓶颈;另一方面，PXI平台的硬件基于标准PC技术(如PCI/PCI Express总线、通用的CPU和外围设备，同时主流的Windows软件构架对用户来说也非常熟悉)，基于PXI系统进行自动化测试系统的开发和操作就像使用标准的基于Windows的PC机一样方便，也便于升级维护。NI一直免费提供业内最大的仪器驱动程序库，并持续对其进行更新。任何人只要访问ni.com/idnet即可下载8000多种仪器驱动程序，快速实现与基于各种总线的第三方设备之间的连接通信。

　　

 

　　图5 以PXI为核心构建自动化测试系统

　　软件与服务的重要作用

　　尽管PXI具有显而易见的灵活性与开放性优势，但相比传统仪器，基于PXI的模块化仪器需要厂商能提供更好的软件支持与技术服务。许多模块化仪器都被用于实现自动化测试系统，这就要求厂商能够提供灵活易用的应用程序接口(API) 以及应用开发环境，从而在集成系统中充分发挥模块化I/O的硬件性能。针对某些特殊应用(如视频测试、半实物仿真等)，如果厂商能提供专业软件工具，就可以进一步帮助用户高效实现应用系统的开发。针对这一情况，NI提出了实现自动化测试系统的五层参考架构(见图6)，其中上面三层均是软件层次。NI在每个层次都可以为用户提供合适的选择。

　　

 

　　图6 以软件为核心的模块化测试系统五层架构

　　此外，由于PXI系统往往需要经过用户或集成商的二次开发以满足具体的应用需求，因此，供应商是否具备足够的行业经验、能否提供良好的技术支持与服务也成为用户选择PXI产品时的重要考虑。