摘 要 虚拟仪器的概念源于微机卡式仪器，而基于vxi总线的虚拟仪器可以充分利用vxi总线数据吞吐能力强、定时和同步精确、可扩充性好、众多仪器厂商支持等优点，成为实施虚拟仪器思想的最佳选择。在vxi总线技术和虚拟仪器技术各自发展和相互交叉的基础上，论述了vxi总线虚拟仪器的基本组成、关键技术及最新的发展趋势；结合当前主要仪器厂商的虚拟仪器软、硬件产品，给出了vxi总线虚拟仪器系统集成的典型实例，并进一步对其在通信测试、车辆参数测试等领域的应用前景进行了初步探讨。
关键词 虚拟仪器；vxi总线；系统集成
虚拟仪器的概念最早由美国ni(nationalinstruments)公司提出，一般认为［1］，虚拟仪器是一种软、硬件的组合，它由硬件部分完成被测数据的采集和测试控制工作，而把数据的分析和处理、数据的传输与显示交由计算机来完成，通过软件编程实现不同的仪器功能；对仪器的操作也是通过点击计算机屏幕上的仪器“软”面板实现的。与传统仪器相比，硬件所占比重较小，而软件是关键。典型的虚拟仪器是微机卡式仪器，即在微机数据采集卡支持下，通过软件实现各种仪器功能。这种结构简洁、价廉，但受机内空间和本身非仪用计算机的限制，仪器性能不可能做到很高。
vxi总线技术的发展，为虚拟仪器思想的实施提供了更为有效的途径。vxi(vmebus extensionfor instrumentation)总线集vme总线的高速度、gpib总线的易组合和camac总线的模块化于一身，具有数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂商支持等优点，是一种真正开放的仪器总线。基于vxi总线的虚拟仪器可以充分发挥vxi总线技术的这些优势，在性能价格比、可扩充性、工程应用能力和使用维护性等方面做得更好。
vxi总线虚拟仪器的基本结构组成包括计算机、作为硬件部分的vxi总线仪器模块以及软件系统等。
1 计算机控制方案
vxi总线虚拟仪器首先是一个vxi总线系统。因而根据主控计算机和vxi机箱的位置关系，分为外挂式和内嵌式两种［2］。
1.1 外挂式
主控计算机位于vxi机箱之外，两者通过gpib，mxi或ieeel394总线电缆相连。
1.1.1 gpib总线式
计算机通过插于扩展槽中的gpib卡，经由gpib电缆与位于vxi机箱零槽的gpib-vxi接口模块进行通信。这样计算机可以象控制gpib仪器一样控制vxi仪器进行工作。其优点是投资较少，可以利用己成熟的gpib技术。但其缺点是致命的：gpib总线的标准数据传输速率是lmb/s，远远不能发挥vxi总线背板可达40mb/s的能力，因而成为系统的瓶颈。
1.1.2 mxi总线式 mxi总线(multisystem extension interface bus多系统扩展接口总线)由美国ni公司提出，通过电缆在多个物理上分离的设备之间实现内存映射的高速通信，具有32位数据传输能力。该总线用于vxi仪器控制，其构成与gpib方式相似。如由插于计算机扩展槽上的pci-mxi-2(at-mxi-2)接口板、插于vxi机箱零槽的vxi-mxi-2模块以及连接两者的mxi-2电缆组成(mxi-2表示mxi总线规范2.0版本)。其优点是数据传输速率较高(可达23mb/s)、性价比高、升级灵活、易于多vxi机箱的扩展连接。但仍不能充分发挥vxi总线的高速度。
1.1.3 ieeel394总线式
ieeel394(firewire火线)总线是一种高速、高性能的计算机串行接口总线。通过一块插于计算机的1394-pci插卡、插于vxi机箱零槽的1394-vxi模块(如hpe8491a)以及连接两者的柔性6芯1394电缆就可以直将计算机连到vxi背板，而且易于用串行的1394电缆来扩展多个vxi机箱，具有很大的灵活性和很高的数据吞吐率。随着ieeel394成为计算机的标准接口，这种经过pci总线“中转”的间接方式将被直接的1394总线控制所取代。
1.2 内嵌式
将计算机集成在零槽模块中，与背板总线直接连接。在应用时可以辅以显示器、键盘(鼠标)等外设。这是一种最直接的vxi控制方式，可以直接采用字串行协议与vxi消息基器件通信，也可以直接访问寄存器基器件。其优点是可以最大限度发挥vxi总线的高数据吞吐能力。但缺点是价格昂贵，升级较困难。
对vxi总线虚拟仪器而言，目前，成本是决定其使用价值的一个重要因素。因此，嵌入式计算机控制方案并不适用于常规的vxi总线虚拟仪器。美国ni公司生产了数种mxi方式的零槽控制器可供选用，且软件配套齐全，应是首选。vxi机箱选用符合vpp规范的6槽或4槽机箱即可。
2 vxi总线仪器模块
对虚拟仪器而言，最基本的模块是数据采集模块。通常［3］，虚拟仪器前端包括信号调理器、a/d和d/a转换器等数据采集和控制单元。实时动态测量除了对精度的要求外，还包括抗混滤波、同步采样、宽频带、低噪声等。提高数据采集速度的关键在于高速数据传输，常采用dma传送、双口ram、存贮器分段、多速采样等技术。
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