随着pc产业的蓬勃发展,pc-based测试测量技术也得到迅猛发展。从上个世纪70年代开始,测试测量技术经历了从gpib到vxi、再到pxi的变革。
pxi是一种专业的模块化仪器平台,它完全兼容于pci的电气信号,同时拥有compactpci优异的机械性能,以及专为量测应用定时的同步/触发/时钟总线信号,因而非常适合应用于测试测量领域。使用pxi技术构建基于计算机的数字化量测仪器,具有非常大的灵活性和很高的性价比,目前在汽车测试、半导体测试、功能性测试、航空设备测试以及军事等领域得到了广泛且成功的应用。
gpib——vi量测的先行者
早在上个世纪70年代,为了让计算机控制许多独立的量测仪器,ieee定义了一套高速数据传输的协议——488.1/488.2。gpib技术就是ieee488标准的早期发展阶段,它的出现使电子测量从独立的单台手工操作向大规模自动测试系统发展。典型的gpib系统由一台pc机、一块gpib接口卡和若干台bpib形式的仪器通过gpib电缆连接而成,使用共同的字串语法控制仪器 (488.2或scpi)。gpib技术可用计算机实现对仪器的操作和控制,替代传统的人工操作方式,可以很方便地把多台仪器组合起来,形成自动测量系统。
gpib测量系统的结构和命令简单,有专为仪器控制所设计的接口信号和牢固的接插件,加之几乎所有独立仪器都有的gpib接口,因而体现出其简单性和便利性的优势所在。但是gpib的缺点也是显而易见的——无法提供多台仪器同步和触发的功能,在传输大量数据时带宽不足。因此,gpib主要应用于台式仪器,适合于精确度要求高的,但不要求对计算机高速传输状况时应用。
vxi——量测标准的开放品
在gpib之后出现的vxi总线技术是vme总线在仪器领域的扩展。
vxi总线具有稳定的电源、强有力的冷却能力和严格的rfi/emi屏蔽。它具有标准开放、结构紧凑、数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用,以及受到众多仪器厂家支持的优点,很快就得到广泛的应用。
虽然时至今日vxi总线的仪器和系统已被普遍接受,但是因为组建vxi总线要求有机箱、零槽管理器及嵌入式控制器,造价高昂;加之40mb/s的带宽对于现今的高速量测装置仍嫌不足,人们又对量测技术提出了更高的要求。在pci总线成为主流的今天,pxi技术顺应而生。
pxi——量测技术的生力军
pxi由pxisa (pxi system alliance)制定并推广,并于1998年被定为工业标准。
作为一个开放的平台,人们可以在pxi平台上开发不同功能的产品。pxi量测平台由机箱与控制器、pxi仪器模块、软件共三部分组成。伴随着pc技术的发展,pxi控制器的功能也日益强大,以凌华pxi-3800控制器为例,它采用了新一代pentium-m处理器,工作时钟最高达1.7ghz,最高可支持2gb的ddr so-dimm内存;而pxi仪器模块更是呈现百家争鸣的局面,以往一台仪器的功能现在都可以整合到一片pxi模块,目前市场上有超过600种不同的pxi模块问世;在软件方面,根据pxi规范规定,所有pxi平台和仪器模块都必须支持windows,以及大量的程序开发工具和现存的许多分析验证软件,同时,对于pxi仪器模块无法达到的功能,可以通过gpib接口与传统仪器整合来实现。
此外,由于pxi基于pci的电气规格之上,所以其数据传输速率远远高于gpib与vxi接口的传输速率。pxi具有8个扩展槽,通过使用pci-pci桥接器,可扩展到256个扩展槽,pxi 背板上的每一个扩充槽,都有专用的10 mhz参考时钟,而时钟偏斜的精确度必须小于1ns。这样高的精确度使其可作为各扩充槽的基准时钟,来达到同步的效果。
多重的pxi模块选择,搭配不同机箱,使得pxi可以符合各种应用需求,并且易于维护。frost and sullivan估计,pxi市场于2003~2005年的成长率分别为37%、28%、23%,成长率远超过pc或工业计算机量测应用的数字。而在国内,相关厂商也开始利用pxi这个契机迅速扩大市场占有率。
开放化和标准化将是今后量测技术发展的一个重点方向。现在几乎所有的厂商都强调产品的开放和兼容性,为客户节省在测试成本上的投资。客户不须更换仪器,只要更换不同板卡或软件,就能执行不同的测试项目;在产品规划的同时,也为客户预留可供升级使用的功能扩充。pxi沿用pc接口来操作仪器功能,具备兼容性高、方便更新功能等特色,未来以此衍生出的量测方案将越来越多。