VXI总线与虚拟仪器技术.docx

VXI总线与虚拟仪器技术摘要：技术和VXI总线是当前测试控制领域的热门话题，也是仪器发展和设计的研究前沿。本文回顾了VXI总线和技术的发展过程，详细介绍了VXI总线规范并阐述了当前技术的最新发展。关键词：VXI总线虚拟硬件是以一种全新的理念来设计和发展的仪器。和传统仪器不同，本质上是一个开放式的结构，用户能够根据自己的需要定义仪器的功能。VXI总线测试平台是公认的21世纪仪器总线系统和自动测试系统的优秀平台。VXI总线模块仪器的优良的交互操作性，数据传输速率高，可靠性高。体积小，重量轻，功耗低、可移动性好、易维修，价格与传统自动测试系统相比具有巨大的潜力。它的出现为的发展提供了新的动力，进一步增强了的功能。1VXI总线与技术的发展过程20世纪80年代后期，仪器制造商发现GPIB总线和VME总线产品无法再满足军用测控系统的需求了。在这种情况下，HP、Tekronix等五家国际着名的仪器公司成立了VXIbus联合体，并于1987年发布了VXI规范的第一个版本。几经修改和完善，与1992年被IEEE接纳为IEEE-1155-1992标准。VXIbus规范是一个开放的体系结构标准，其主要目标是使VXIbus器件之间、VXIbus器件与其它标准的器件之间能够以明确的方式开放地通信；使系统体积更小；通过使用高带宽的吞吐量，为开发者提供高性能的测试设备；采用通用的接口来实现相似的仪器功能，使系统集成软件成本进一步降低。VXIbus规范发布后，由于军方对测控系统的大量需求，许多仪器生产厂商都加入到VXIplug&play联盟。联盟是VXIbus联合体的固有补充机构。联盟通过规定连接器的统一方法、UUT接口和测试夹具、共享存储器通信的仪器协议、可选VXI特性的统一使用方法以及统一文件的编制方法来增加硬件的兼容性，并开发一种统一的校准方法。联盟还通过规定和推广标准系统软件框架来实现系统软件的“plug&play”互换性。最早是适应PC卡式仪器于1986年由NI公司提出的。所谓，简单地说就是一组完成传统仪器功能的硬件和软件部件。VI通过软件将通用计算机与仪器硬件结合起来，用户可以通过友好的图形界面操作这台计算机，就象在操作自己定义、自己设计的一台单个传统仪器一样。VI透明地将计算机资源和仪器硬件的测试、控制能力结合在一起，通过软件实现地数据的分析处理和表达，从而能更迅速、更经济、更灵活地解决测试问题，并有效地降低了系统组建成本。2VXI总线系统规范简介VXI总线系统或者其子系统由一个VXIbus主机箱、若干VXIbus器件、一个VXIbus资源管理器和主控制器组成，零槽模块完成系统背板管理，包括提供时钟源和背板总线仲裁等，当然它也可以同时具有其它的仪器功能。资源管理器在系统上电或者复位时对系统进行配置，以使系统用户能够从一个确定的状态开始系统操作。在系统正常工作后，资源管理器就不再起作用。主机箱容纳VXIbus仪器，并为其提供通信背板、供电和冷却。VXIbus不是设计来替代现存标准的，其目的只是提高测试和数据采集系统的总体性能提供一个更先进的平台。因此，VXIbus规范定义了几种通信方法，以方便VXIbus系统与现存的VMEbus产品、GPIB仪器以及串口仪器的混合集成。VXI总线系统机械结构VXIbus规范定义了四种尺寸的VXI模块。较小的尺寸A和B是VMEbus模块定义的尺寸，并且从任何意义上来说，它们都是标准的VEMbus模块。较大的C和D尺寸模块是为高性能仪器所定义的，它们增大了模块间距，以便对包含用于高性能测量场合的敏感电路的模块进行完全屏蔽。A尺寸模块只有P1、P2和P3连接器。目前市场上最常见的是C尺寸的VXIbus系统，这主要是因为C尺寸的VXIbus系统体积较小，成本相对较低，又能够发挥VXIbus作为高性能测试平台的优势。VXI总线系统电气结构VXIbus完全支持32位VME计算机总线。除此之外，VXIbus还增加了用于模拟供电和ECL供电的额外电源线、用于测量同步和触发的仪器总线、模拟相加总线以及用于模块之间通信的本地总线。VXIbus规范定义了3个96针的DIN连接器P1、P2和P3。P1连接器是必备的，P2和P3两个连接器可选。三个连接器的具体的信号分配可参见文献。下面对VXIbus在VMEbus总线基础上增加的用于高性能仪器的部分总线作一个简要的介绍。CLK10时钟线是一个10MHz的系统时钟，用于模块之间的精确同步。该信号源于0号槽，被分别差分送至各个模块插槽。MODID线模块识别线，可以通过特有的物理位置或插槽类识别逻辑器件。这些线自0号槽分别送至1号槽至12号槽。系统自动配置时必须用到MODID线。TTL触发线包括TTLTRG0~TTLTRG7，是一组用于模块间通信的、集电极开路的TTL信号线。包括0号槽在内所有模