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如何搭建PXI系统？

已有 1456 次阅读2017-9-13 16:56 |个人分类:板卡| PXI系统, PXI机箱, PXI控制器, 测试测量

阅读带图完整版:http://blog.sina.com.cn/s/blog_c7e73c160102y61i.html

通常情况下，提起搭建PXI系统，首先想到的是NI。但是小编要告诉大家，构建PXI系统不仅仅只有NI，本文会介绍一种更加紧凑、简便、通用性更高的PXI系统。本文还会介绍：什么是PXI？PXI系统组成。PXI机箱，机箱槽位数和尺寸，PCI和PCI Express通信总线，机箱电源，风扇，管理系统/诊断功能，内置外设，定时和同步。系统控制器。软件。仪器模块。

什么是PXI？

PXI (PCI extensions for Instrumentation，面向仪器系统的PCI扩展) 一种模块化仪器系统，设计上利用了PCI和PCIe总线系统数据高传输速率的优点。PXI结合了PCI（Peripheral Component Interconnection，外围组件互连）的电气总线特性（多点并行总线结构，软件完全兼容）与CompactPCI（紧凑PCI，简称cPCI）的坚固性、模块化及Eurocard机械封装的特性发展成适合于试验、测量与数据采集场合应用的机械、电气和软件规范。

PXI的模块封装形式虽以cPCI标准为基准，但是增加了用于支持触发功能的引脚和PXI本地总线。cPCI和PXI模块可以互换使用，它们可以用于cPCI机箱也可以用于PXI机箱，但是将PXI模块安装到cPCI 机箱中将失去PXI模块特有的硬件触发功能和本地总线。而实际应用中，有大量PXI模块并不支持硬件件触发或本地总线。将cPCI模块安装到PXI机箱将失去cPCI模块特有的功能(如：I/O)。

图1 PXI总线结构示意图

PXI系统组成

一个PXI系统包含：PXI机箱、系统控制器（System controller module）、软件以及若干外设模块（Peripheral modules）。

在此以一个高度为3U的20槽PXI系统为例，如图2所示。机箱最右侧是DVD-RW Drive，支持DVD刻录，大多数机箱和控制器都不具备直接DVD刻录功能，而是通过控制器接口扩展DVD-RW Drive设备，这种扩展很浪费有限的控制器外设接口。系统控制器，也就是CPU模块，位于机箱的左边第一槽，图示中使用的是单槽嵌入式控制器。由第2槽开始至第20槽称为外设槽，可以让用户依照本身的需求插上不同的仪器模块。其中第二槽又可称为星形触发控制器槽（Star Trigger Controller Slot），其特殊的功能将于后面的文章中简单说明。

图2 20槽PXI系统

PXI机箱

作为PXI系统的核心，机箱为控制器和仪器模块提供了电源、冷却以及PCI和PCI Express通信总线。 PXI机箱在低噪音、高温和低插槽数到高插槽数等多种环境配置下都适用。此外，部分机箱还提供一些集成外设，如液晶显示器、DVD- RW Drive等。

机箱槽位数和尺寸

机箱槽位和尺寸的选择是搭建PXI系统的第一步，也是最基础的一步。对于不同的PXI系统，使用的PXI仪器模块数量和尺寸也是不同的，那么对PXI机箱的槽位和尺寸要求就大相径庭了。下面列举两个品牌的机箱例子：

Pickering的3U PXI机箱有2槽、4槽、8槽、14槽、18槽、19槽配置，其中8槽机箱适用于大多数应用，而小巧的2槽机箱内置系统控制器，非常适用实验台。由于小槽位机箱对集成度和散热要求较高，相比多槽位机箱其单槽价格更高，所以目前市面上未发现其他任何厂家有提供2槽机箱。

Marvin Test Solutions不仅具有3U PXI机箱，还有6U PXI机箱和3U 6U混合PXI机箱，其单机箱最大槽位数更是超过了18槽，Marvin Test Solutions有8槽、9槽、20槽、21槽3U PXI机箱，20槽6U机箱，14槽3U 6U混合PXI机箱（7槽3U+7槽3U/6U）。其中14槽的3U 6U混合PXI机箱对于一些规模较大、系统较复杂的应用是不错的选择，而且市面上这种混合机箱只有少数厂家提供。

图3 2槽位机箱前、后面板

图4 14槽的3U 6U混合PXI机箱

PCI和PCI Express通信总线

根据PXI仪器模块的总线速率选择相应的PXI机箱以确保PXI系统达到标称速率。

PXI机箱背板采用PCI多点并行总线结构， PCI总线共享总线拓扑，带宽在多个设备之间分配，因此总线上的不同的设备能够相互通信。PXI规范要求PXI机箱和PXI仪器模块支持33MHz和66MHz的32位和64位PCI总线，但是由于66MHz背板的结构复杂（需要很多的扩展桥以使其不超过总线段的限制），所以很多PXI仪器模块和机箱都仅支持32MHz的32位PCI总线，所以总线速率也就能达到132MB/s。