7虛擬儀器系統(tǒng)集成的總線技術(shù)

7.1總線的概述7.2GPIB總線7.3VXI總線7.4PXI總線7.5網(wǎng)絡(luò)化總線技術(shù)7虛擬儀器系統(tǒng)集成的總線技術(shù)7.1總線的概述7.1總線的概述總線的定義和分類(lèi)1．總線的定義

總線是連接有若干設(shè)備并進(jìn)行信號(hào)傳送的一條信號(hào)線或一組信號(hào)線，或者說(shuō)，總路線是實(shí)現(xiàn)將信號(hào)從一個(gè)源或多個(gè)源傳送至一個(gè)目的地或多個(gè)目的地的一條或多條導(dǎo)線。

總線就是一種符合某些標(biāo)準(zhǔn)的通信連接線路及其接口的總稱(chēng)。“公用”和“標(biāo)準(zhǔn)”是總線的兩大特點(diǎn)。

7.1總線的概述總線的定義和分類(lèi)2．總線的分類(lèi)常見(jiàn)的分類(lèi)法及類(lèi)型如下：·按其傳送數(shù)據(jù)的方式分，可分為串行總線和并行總線；·按應(yīng)用層次分，可分為片內(nèi)總線、片間（板內(nèi)）總線、內(nèi)部（模板、機(jī)箱）總線、外部（設(shè)備互連）總線、現(xiàn)場(chǎng)總線及網(wǎng)絡(luò)總線等；·按總線的作用域分，可分為全局總線和本地總線（LocalBus）；·按標(biāo)準(zhǔn)化程度分，可分為標(biāo)準(zhǔn)總線和非標(biāo)準(zhǔn)化（專(zhuān)用）總線；·按總線傳送的信息種類(lèi)分，可分為地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線、電源總線、模擬信號(hào)總線及標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)總線等。·按用途分，可分為計(jì)算機(jī)總線、測(cè)控總線和外設(shè)總線2．總線的分類(lèi)1）內(nèi)部總線和外部總線(1)片內(nèi)總線每片比較復(fù)雜的集成電路芯片內(nèi)部都含有數(shù)萬(wàn)個(gè)元部件，這些元部件采用總線結(jié)構(gòu)互連在一起，這一級(jí)的總線由于在芯片內(nèi)被稱(chēng)為片內(nèi)總線。(2)片間總線片間總路線是指在模板上的各芯片之間的連接總線，用于芯片一級(jí)的互連。（3）內(nèi)總線（模塊總線）內(nèi)總線又稱(chēng)為模塊總線，指模塊式儀器機(jī)箱內(nèi)的底板總線，用來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)機(jī)箱中各種功能模塊之間的互連，并構(gòu)成測(cè)控系統(tǒng)。（4）外總線計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備之間，計(jì)算機(jī)與控制設(shè)備之間，計(jì)算機(jī)與可程控儀器之間，計(jì)算機(jī)與機(jī)箱及功能組件之間，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的相互關(guān)系，從物理形體上看，它們屬于不同的物理形體。1）內(nèi)部總線和外部總線2）并行總線與串行總線（1）并行傳送方式在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，如果一個(gè)數(shù)據(jù)編碼字符的所有各位都并排傳輸，同時(shí)發(fā)送，又同時(shí)被接收，則將這種傳送方式稱(chēng)為并行傳送方式。2）串行傳送方式在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，如果一個(gè)數(shù)據(jù)編碼字符的各位不是同時(shí)發(fā)送，而是按一定順序，一位接著一位在信道中被發(fā)送與接收，則稱(chēng)之為串行傳送方式。2）并行總線與串行總線總線標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)總線1．總線標(biāo)準(zhǔn)為了充分發(fā)揮總線的作用，每個(gè)總線標(biāo)準(zhǔn)都必須具有具體和明確的規(guī)范說(shuō)明，通常包括如下幾個(gè)方面的技術(shù)規(guī)范或特性。（1）機(jī)械特性（2）電氣特性（3）功能特性（4）過(guò)程特性總線標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)總線2．標(biāo)準(zhǔn)總線1）標(biāo)準(zhǔn)總線的產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)總線的產(chǎn)生通常有以下兩中途徑：①某計(jì)算機(jī)制造廠家（或公司）在研制本公司的微機(jī)系統(tǒng)時(shí)所采用的一種總線，由于其性能優(yōu)越，得到用戶普遍接受，逐漸形成一種被業(yè)界廣泛支持和承認(rèn)的事實(shí)上的總線標(biāo)準(zhǔn)。②在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織或機(jī)構(gòu)主持下開(kāi)發(fā)和制定的總線標(biāo)準(zhǔn)，公布后由廠家和用戶使用。2）采用標(biāo)準(zhǔn)總線的優(yōu)點(diǎn)①具有開(kāi)放性，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)；簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)可靠性；②具有互換性，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和更新；能得到多家廠商的支持，便于生產(chǎn)和維修，經(jīng)濟(jì)性好。2．標(biāo)準(zhǔn)總線測(cè)控總線1．測(cè)控總線的類(lèi)型1）測(cè)控機(jī)箱底板總線（內(nèi)總線）測(cè)控機(jī)箱底板總線是指組成測(cè)控系統(tǒng)各種機(jī)箱的底板總線。2）測(cè)控機(jī)箱與計(jì)算機(jī)互連總線（外總線）測(cè)控機(jī)箱與計(jì)算機(jī)互連總線是指連接測(cè)控機(jī)箱（或機(jī)柜）和計(jì)算機(jī)的總線，這些測(cè)控機(jī)箱（或機(jī)柜）是獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的，互連總線的連接組成計(jì)算機(jī)控制的測(cè)控系統(tǒng)或測(cè)控網(wǎng)絡(luò)。測(cè)控總線（1）串行總線串行總線通常是指按位串行傳送數(shù)據(jù)的通路。（2）并行總線并行傳輸優(yōu)于串行傳輸?shù)闹饕卣髟谟谒鼮镃PU與外部設(shè)備之間的信息傳輸提供了類(lèi)似于訪問(wèn)存儲(chǔ)器的工作方式，通過(guò)并行輸入/輸出端口與外部設(shè)備進(jìn)行信息交換，具有較高的速率和簡(jiǎn)單的協(xié)議。3）現(xiàn)場(chǎng)總線所謂現(xiàn)場(chǎng)總線，是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與生產(chǎn)過(guò)程專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)或工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，以及與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)基層的自動(dòng)化設(shè)備之間傳送信息的公共通路（1）串行總線測(cè)控總線的發(fā)展趨勢(shì)為：①在機(jī)箱底板總線中，VXI總線CompactPCI和PXI總線代表著這類(lèi)總線當(dāng)前的水平，相應(yīng)產(chǎn)品正在迅速發(fā)展之中；②在互連總線中，低速系統(tǒng)中GPIB總線使用的時(shí)間很長(zhǎng)了，MXI總線將作為VXI機(jī)箱與計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)總線；串行總線，如USB總線、IEEE1394總線等，在傳輸速率上取得了重要突破，且價(jià)格便宜，有可能逐步代替現(xiàn)有的其他并行或串行互連總線，并成為測(cè)量和儀器網(wǎng)絡(luò)總線之一。③觀場(chǎng)總線將進(jìn)一步融合網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)，朝著開(kāi)放統(tǒng)一的方向發(fā)展。測(cè)控總線的發(fā)展趨勢(shì)為：2．測(cè)控總線的性能指標(biāo)（1）總線寬度總線寬度主要是指數(shù)據(jù)總線的寬度，以位（bit）為單位。（2）尋址能力尋址能力主要是指地址總線的位數(shù)及所能直接尋址的存儲(chǔ)器空間的大小。（3）總線頻率總線周期是微處理器完成一步完整操作的最小時(shí)間單位。（4）數(shù)據(jù)傳輸率總線的數(shù)據(jù)傳輸率（也稱(chēng)為總線帶寬）是指在某種數(shù)據(jù)傳輸方式下，總線所能達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸速率，即每秒傳送的字節(jié)數(shù)，單位為MB/s2．測(cè)控總線的性能指標(biāo)（5）總線的定時(shí)協(xié)議①同步總線定時(shí)②異步總線定時(shí)③半同步總線定時(shí)（6）熱插拔測(cè)控總線的熱插拔即允許帶電拔插工作中的基于該測(cè)控總線的板卡，要求帶電插拔板卡而不影響系統(tǒng)運(yùn)行，以便維修故障板卡或重新配置系統(tǒng)。（7）即插即用即插即用（PlugandPlay，簡(jiǎn)稱(chēng)PnP）是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所擁有的自動(dòng)配置擴(kuò)展板卡及其他設(shè)備的能力。（8）負(fù)載能力負(fù)載能力是指總線上所有能掛接的器件個(gè)數(shù)。（5）總線的定時(shí)協(xié)議7.2GPIB總線GPIB總線概述1．GPIB總線的發(fā)展歷程GPIB（GeneralPurposeInterfaceBus）源于惠普公司于1965年提出的HP-IB總線2．GPIB系統(tǒng)的連接方式（1）級(jí)聯(lián)方式只需要一臺(tái)計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)和測(cè)控設(shè)備及測(cè)控設(shè)備之間都通過(guò)GPIB標(biāo)準(zhǔn)電纜連接。（2）組網(wǎng)連接方式每臺(tái)測(cè)試儀器各由一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制，所有的計(jì)算機(jī)組網(wǎng)，由一臺(tái)主控計(jì)算機(jī)控制各采集計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集7.2GPIB總線GPIB總線概述GPIB總線的主要特征1．總線型連接方式測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)計(jì)算機(jī)和所有儀器均通過(guò)一組標(biāo)準(zhǔn)并行外總線相互連接，配有標(biāo)準(zhǔn)接口的儀器可以方便地接入系統(tǒng)，儀器數(shù)量的增減不影響其他儀器的連接。2．總線構(gòu)成IEEE488總線包括16條信號(hào)線，其中8條數(shù)據(jù)線，5條接口管理線和3條掛鉤線。總線采用24腳插頭座。3．器件容量包括計(jì)算機(jī)在內(nèi)，系統(tǒng)內(nèi)可連接的設(shè)備數(shù)目最多15個(gè)，這主要受目前TTL接口驅(qū)動(dòng)器最大驅(qū)動(dòng)電流的影響。GPIB總線的主要特征4．地址容量系統(tǒng)中每一個(gè)儀器都設(shè)置有一個(gè)地址，IEEE488規(guī)定采用5bit來(lái)編地址，得到25=32個(gè)地址。5．?dāng)?shù)據(jù)傳輸方式IEEE488總線是一種異步雙向型總線，按照位并行和字節(jié)串行方式傳輸數(shù)據(jù)，采用三線掛鉤技術(shù)控制數(shù)據(jù)交換6．傳輸距離整個(gè)系統(tǒng)的連接電纜的最大長(zhǎng)度為20m。7．接口功能儀器與接口系統(tǒng)之間的每一種交互作用稱(chēng)為一種接口功能chap7-7--虛擬儀器系統(tǒng)集成的總線技術(shù)--虛擬儀器設(shè)計(jì)-教學(xué)課件8．工作方式3種工作方式為：“聽(tīng)者”功能,“講者”功能,“控者”方式。9．通信的控制與管理采用主從方式，由控者任命講者與聽(tīng)者，由控者處理服務(wù)（中斷）請(qǐng)求。10．控制轉(zhuǎn)移與聽(tīng)講變換系統(tǒng)中有一個(gè)系統(tǒng)控者，任何一段時(shí)間還要有一個(gè)責(zé)任控者。11．GPIB的可擴(kuò)展性控者可以使設(shè)備處于遠(yuǎn)地方式或本地方式。8．工作方式GPIB接口功能1．講功能（T功能）講功能是指通過(guò)接口總線向別的設(shè)備發(fā)送信息的功能。2．聽(tīng)功能（L功能）聽(tīng)功能是指通過(guò)總線接收其他設(shè)備送來(lái)的信息的功能。3．控功能（C功能）控功能是指管理系統(tǒng)通信的功能。4．源握手功能（SH功能）源握手功能實(shí)質(zhì)是一種配合控者功能和講者功能同步地完成發(fā)送接口信息和設(shè)備信息的功能。5．聽(tīng)者握手功能（AH功能）聽(tīng)者握手功能是一種配合聽(tīng)者功能可靠地接收設(shè)備信息和接口信息的功能。GPIB接口功能6．服務(wù)請(qǐng)求功能（SR功能）該功能使設(shè)備能在出現(xiàn)溢出、過(guò)載、超量程、精度低、失鎖、錯(cuò)碼等情況時(shí)及時(shí)地向控者發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求。7．并行查詢功能（PP功能）當(dāng)控者接到服務(wù)請(qǐng)求后，就要對(duì)諸設(shè)備逐個(gè)查詢，以便確定是哪一臺(tái)設(shè)備提出了服務(wù)請(qǐng)求，此操作過(guò)程稱(chēng)為串行查詢。8．遠(yuǎn)控/本地功能（R/L功能）當(dāng)設(shè)備的工作受設(shè)備自身面板上的開(kāi)關(guān)、旋鈕等控制時(shí)稱(chēng)為“本地控制”，而通過(guò)總線受控于系統(tǒng)控者時(shí)，則稱(chēng)為“遠(yuǎn)地控制”。9．設(shè)備清除功能（DC功能）本功能使設(shè)備在接收到控者發(fā)來(lái)的清除命令后，返回到預(yù)定的初始狀態(tài)。10．設(shè)備觸發(fā)功能（DT功能）6．服務(wù)請(qǐng)求功能（SR功能）

GPIB接口總線組成1．GPIB系統(tǒng)構(gòu)成GPIB接口總線組成2．GPIB接口信號(hào)按GPIB信號(hào)線的作用可分為三組。（1）8根雙向數(shù)據(jù)輸入/輸出總線輸入/輸出總線（DIO1~DIO8）用于進(jìn)行雙向、異步、互鎖地傳輸?shù)刂沸畔⒑蛿?shù)據(jù)（8位）、命令（7位）。（2）3根通信聯(lián)絡(luò)線通信聯(lián)絡(luò)線用做通信雙方數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的應(yīng)答信號(hào)線，它們分別是“數(shù)據(jù)有效DAV”，“未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)NRFD”以及“數(shù)據(jù)未接收完畢NDAC”。（3）5根接口管理線5根接口管理線分別是“注意線ATN”，“接口清除線IFC”，“遠(yuǎn)控線REN”，“服務(wù)請(qǐng)求線SRQ”，“結(jié)束或識(shí)別線EOI”2．GPIB接口信號(hào)GPIB總線表符號(hào)方向名稱(chēng)內(nèi)容DIOI~DIO8T→L數(shù)據(jù)輸入/輸出ATN=1地址或指令A(yù)TN=0數(shù)據(jù)或狀態(tài)DAVT→L數(shù)據(jù)有效數(shù)據(jù)有效NRFDT←L未準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)接收未準(zhǔn)備好NDACT←L數(shù)據(jù)接收未完數(shù)據(jù)未接收完畢IFCC→D接口清除接口清除ATNC→D信息類(lèi)別指明DIO線上是地址、指令或數(shù)據(jù)狀態(tài)SRQC←D服務(wù)請(qǐng)求從聽(tīng)者發(fā)向控者的中斷請(qǐng)求信號(hào)，各設(shè)備公用一根線RENC←D遠(yuǎn)程使能指定設(shè)備的控制為遠(yuǎn)程或本地，遠(yuǎn)程REN=1EOIT→L數(shù)據(jù)結(jié)束ATN=0表示數(shù)據(jù)結(jié)束，ATN=1并行查詢時(shí)給出響應(yīng)GPIB總線表符號(hào)方向名稱(chēng)內(nèi)容DIOI~DI三線通信聯(lián)絡(luò)過(guò)程

三線通信聯(lián)絡(luò)（亦稱(chēng)握手）實(shí)際上就是利用DAV、NRFD、NDAC三根線的通信聯(lián)絡(luò)操作來(lái)保證信息在總線上準(zhǔn)確可靠地傳遞。三線通信聯(lián)絡(luò)過(guò)程Labview中的GPIB子VIGPIB子模板GPIB子模板的調(diào)用路徑是Functions>>InstrumentI/O>>GPIB，如圖Labview中的GPIB子VIGPIB子VI應(yīng)用舉例【例7-1】GPIBWrite子VI調(diào)用。對(duì)指定的GPIB設(shè)備進(jìn)行寫(xiě)操作，需要調(diào)用GPIBWrite子VI，如圖所示。在上面的程序中，GPIBWrite子VI把“MEAS:VOLT:AC?”命令字符串（測(cè)量交流電壓的程控儀器標(biāo)準(zhǔn)命令，SCPI）寫(xiě)入地址=2的GPIB設(shè)備中，其他參數(shù)采用默認(rèn)值mode=0，timeoutms=25000。GPIB子VI應(yīng)用舉例在上面【例7-2】GPIBRead子VI調(diào)用。

對(duì)指定的GPIB設(shè)備進(jìn)行讀操作，需要調(diào)用GPIBRead子VI，如圖所示。

在上面的程序中，GPIBRead子VI從地址=2的GPIB設(shè)備中讀取20個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，其他參數(shù)采用默認(rèn)值mode=0，timeoutms=25000。本例中，如果讀夠了20個(gè)字節(jié)，或檢測(cè)到EOI，或者超出25000ms時(shí)間，讀取過(guò)程將結(jié)束。【例7-2】GPIBRead子VI調(diào)用。VXI總線VXI總線概述1．VXI總線產(chǎn)生的技術(shù)背景（1）技術(shù)發(fā)展的需要①個(gè)人儀器的發(fā)展，要求對(duì)儀器模塊及其連接進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化②對(duì)測(cè)控儀器模塊及測(cè)控系統(tǒng)在小型化、便攜性和連接可靠等方面的要求提高③對(duì)測(cè)控速度要求的不斷提高（2）基于VME總線技術(shù)VME總線是構(gòu)成VXI總線的基礎(chǔ)，它是一種主要用于微型計(jì)算機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)的總線標(biāo)準(zhǔn)，被IEEE和IEC分別定為IEEE1014標(biāo)準(zhǔn)和IEC821標(biāo)準(zhǔn)，在工業(yè)上已獲得了廣泛的應(yīng)用。VXI總線2．VXI總線技術(shù)的發(fā)展概況VXI總線標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展史版本0.01.01.4IEEE1155日期1987-7-91987-8-241987-10-71988-6-211989-7-141992-4-211993-9-202．VXI總線技術(shù)的發(fā)展概況VXI總線標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展史版本0.0VXI總線的結(jié)構(gòu)1．VXI總線的物理結(jié)構(gòu)從物理結(jié)構(gòu)看，一個(gè)VXI總線系統(tǒng)由一個(gè)能為嵌入模塊提供安裝環(huán)境與背板連接的主機(jī)箱組成VXI總線的結(jié)構(gòu)2．VXI總線的電氣結(jié)構(gòu)VXI總線的電氣結(jié)構(gòu)如圖2．VXI總線的電氣結(jié)構(gòu)

VXI總線按邏輯功能可把VXI總線分為8組總線，如表所示。其中全局總線是可訪問(wèn)的，所有VXI總線模塊共享全局總線；單一總線以一對(duì)一方式從0槽到其他模塊；專(zhuān)用總線為相鄰模塊的局部總線（本地總線）。總線類(lèi)型VME總線全局總線觸發(fā)總線全局總線模擬相加總線全局總線電源分配總線全局總線時(shí)鐘和同步總線單一總線星狀總線單一總線模塊識(shí)別總線單一總線局部總線（本地總線）專(zhuān)用總線VXI總線按邏輯功能可把VXI總線分為8組（1）VME總線VME計(jì)算機(jī)總線即IEEE-STD-1014標(biāo)準(zhǔn)和ICE821標(biāo)準(zhǔn)。VME計(jì)算機(jī)總線由數(shù)據(jù)傳輸總線、仲裁總線、優(yōu)先級(jí)中斷總線和公用總線4組總線組成。（2）觸發(fā)線觸發(fā)線分為T(mén)TL和ECL觸發(fā)線：TTL觸發(fā)線是用于模塊間通信的、集電極開(kāi)路的TTL信號(hào)線。兩條ECL線是用做模塊間的定時(shí)源的。（3）模塊識(shí)別總線模塊識(shí)別總線MODID線用于識(shí)別邏輯設(shè)備物理位置或槽號(hào)。（1）VME總線（4）模擬相加總線模塊相加總線是VXI總線系統(tǒng)背板上的一條模擬相加結(jié)點(diǎn)。（5）局部總線局部總線是用于VXI總線系統(tǒng)的兩個(gè)相鄰模塊通信的總線。3．電磁兼容和噪聲

作為最基本的電磁兼容性要求，在VXI總線系統(tǒng)中加入一個(gè)新的模塊不得影響其他模塊的性能。VXI總線也包括了對(duì)傳導(dǎo)輻射及其敏感度要求的描述與限制，以防止電源噪聲影響模塊性能。（4）模擬相加總線VXI總線系統(tǒng)控制方案1．0槽與資源管理器VXI機(jī)箱最左邊的插槽包括背板時(shí)鐘、配置信號(hào)、同步與觸發(fā)信號(hào)等系統(tǒng)資源，因此，只能在該槽中插入具有VXI“0槽”功能的設(shè)備——0槽模塊。2．控制方案（1）GPIB控制方案（2）嵌入式控制方案（3）MXI控制方案（4）IEEE1394配置方案VXI總線系統(tǒng)控制方案3．VXI總線器件的分類(lèi)3．VXI總線器件的分類(lèi)3．VXI總線器件的分類(lèi)3．VXI總線器件的分類(lèi)（1）寄存器基器件典型的以寄存器為主的器件是一種不帶內(nèi)含智能的單片模塊，它能對(duì)底板進(jìn)行寄存器讀和寫(xiě)。這些模塊諸如：開(kāi)關(guān)、數(shù)字I/O插件、單片的ADC（模-數(shù)轉(zhuǎn)換器）和DAC（數(shù)-模轉(zhuǎn)換器）。（2）消息基器件消息基器件不僅有配置寄存器而且還有通信寄存器，它們通常是帶有內(nèi)含微處理器的智能器件，能夠接收和執(zhí)行ASCII指令。所有的消息基VXI總線器件，都必須能用VXI字串協(xié)議通過(guò)通信寄存器進(jìn)行通信。（1）寄存器基器件4．字符串協(xié)議VXIBus字符串協(xié)議的功能非常像IEEE488協(xié)議，同一時(shí)刻在器件之間一位（Onebit）一位或一個(gè)字（Oneword）一個(gè)字地傳遞數(shù)據(jù)信息。這樣，VXI消息基器件之間實(shí)際上在按照與IEEE488儀器非常類(lèi)似的方式進(jìn)行通信。VXI總線定義了三種形式的串行協(xié)議：字串行通信協(xié)議（16位）、長(zhǎng)字串行通信協(xié)議（32位）和擴(kuò)展長(zhǎng)字串行通信協(xié)議（48位）。4．字符串協(xié)議5．VXI總線通信層次和命令者/從者層次器件自定義協(xié)議488.2語(yǔ)法器件自定義協(xié)議器件自定義協(xié)議488-VXI總線協(xié)議共享存儲(chǔ)器協(xié)議字串行通信協(xié)議器件自定義協(xié)議通信寄存器配置寄存器5．VXI總線通信層次和命令者/從者層次器件自定義488.2VXIBus定義了一個(gè)命令者/從者通信協(xié)議（Commander/ServantHierarchies），便于用戶利用VXI器件分層的概念建立一種分層體制，相互通信的器件雙方一個(gè)為命令者，另一個(gè)為從者。6．中斷與異步事件通過(guò)硬件中斷或者直接向其命令者的硬件信號(hào)寄存器寫(xiě)特定信息，從者可以把異步狀態(tài)和事件通知其命令者。無(wú)總線主控器的器件總是通過(guò)中斷發(fā)送這些信息，而有總線主控器能力的器件既可以用中斷方式，也可以用發(fā)送信號(hào)的方式與其命令者通信。VXIBus定義了一個(gè)命令者/從者通信協(xié)議（Labview中的VXI子VI1．VXI子模板VXI總線子模板包含了高低層VXI總線讀寫(xiě)，字串口操作、中斷操作、總線擴(kuò)展等功能模塊，其調(diào)用途徑是Functions→ALLFunctions→InstrumentI/O→VXI，如圖Labview中的VXI子VI2．對(duì)指定消息基VXI設(shè)備讀寫(xiě)子VI介紹（1）WSrd.vi的介紹：（2）WSwrt.vi的介紹：2．對(duì)指定消息基VXI設(shè)備讀寫(xiě)子VI介紹3．VXI子VI應(yīng)用舉例【例7-4】向指定的消息基VXI設(shè)備寫(xiě)入數(shù)據(jù)，并返回狀態(tài)。程序示例如圖所示：3．VXI子VI應(yīng)用舉例

該程序?qū)崿F(xiàn)了與消息基VXI的通信，首先指定消息基VXI設(shè)備的邏輯地址，然后發(fā)送緩沖器內(nèi)的數(shù)據(jù)，返回設(shè)備的響應(yīng)。該程序?qū)崿F(xiàn)了與消息基VXI的通信，首先指定消息基7.4PXI總線PXI總線概述

PXI（PCIeXtensionsforInstumentation.PCI面向儀器的擴(kuò)展）是一種新的模塊化儀器平臺(tái)，PXI系統(tǒng)能夠提供高性能的測(cè)量，可以充分享受開(kāi)放式工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化PC技術(shù)所帶來(lái)的低成本、簡(jiǎn)便易用、靈活及高性能等優(yōu)點(diǎn)。PXI的核心技術(shù)是CompactPCI工業(yè)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、MicrosoftWindows軟件及VXI總線的定時(shí)和觸發(fā)功能7.4PXI總線PXI總線概述PXI總線規(guī)范規(guī)范名稱(chēng)版本日期PXI總線硬件規(guī)范2.22004.9.22PXI總線軟件規(guī)范2.12003.2.4PXI-3VISA1.42003.9.25PXI-4模塊說(shuō)明1.02003.9.25PXI總線規(guī)范規(guī)范名稱(chēng)版本日期PXI總PXI的機(jī)械結(jié)構(gòu)1．PXI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)PXI的機(jī)械結(jié)構(gòu)

PXI的機(jī)械結(jié)構(gòu)與VXI相似，PXI規(guī)范定義了一個(gè)包括電源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和安插模塊槽位的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱。PXI在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面與CPCI的要求基本上相同，采用Eurocard規(guī)范。PXI支持兩種類(lèi)型尺寸的模塊：3U和6U。·3U尺寸的模塊有兩個(gè)連接器，J1用來(lái)連接32位的PCI信號(hào)，J2用來(lái)連接64位的PCI信號(hào)和PXI的新增信號(hào)。·6U尺寸的模塊有5個(gè)連接器，除了J1和J2以外，J3、J4、J5的信號(hào)引腳用于將來(lái)的PXI擴(kuò)展。PXI的機(jī)械結(jié)構(gòu)與VXI相似，2．與CompactPCI共享的PXI機(jī)械特性PX總線提供了兩條與CompactPCI標(biāo)準(zhǔn)兼容的途徑。①高性能IEC連接器②Eurocard機(jī)械封裝與模塊尺寸2．與CompactPCI共享的PXI機(jī)械特性3．新增電氣封裝規(guī)范（1）系統(tǒng)槽定位PXI定義系統(tǒng)槽位于總線段的左端，這種定義是CPCI規(guī)范中允許配置的一種。（2）新增機(jī)械特性所有在PICMG2.0R2.1（CPCI規(guī)范）中定義的機(jī)械規(guī)范都適用于PXI系統(tǒng)，但是PXI包含了以下要求以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的集成：·PXI規(guī)定模塊所需求的強(qiáng)制冷卻氣流流向必須由模塊底部向頂部流動(dòng)；·PXI規(guī)范建議的環(huán)境測(cè)試包括對(duì)所有模塊進(jìn)行溫度、濕度、振動(dòng)和沖擊試驗(yàn)；·PXI規(guī)范還規(guī)定了所有模塊的工作溫度和存儲(chǔ)溫度范圍。3．新增電氣封裝規(guī)范（3）與CompactPCI的互操作性PXI的重要特性之一是維護(hù)了與標(biāo)準(zhǔn)CPCI產(chǎn)品的互操作性，PXI與CPCI的互操作性如圖（3）與CompactPCI的互操作性PXI的電氣結(jié)構(gòu)PXI總線的電氣特性

PXI的電氣結(jié)構(gòu)1．系統(tǒng)參考時(shí)鐘PXI系統(tǒng)通過(guò)J2連接器實(shí)現(xiàn)了10MHz的系統(tǒng)參考時(shí)鐘，這個(gè)參考時(shí)鐘與PCI總線時(shí)鐘相互獨(dú)立，并通過(guò)背板連接到所有的外設(shè)儀器槽，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)不同儀器模塊之間的嚴(yán)格同步。2．觸發(fā)總線PXI將ECL參考時(shí)鐘改為T(mén)TL參考時(shí)鐘，而且只定義了8根TTL觸發(fā)線，不再定義ECL邏輯信號(hào)。3．局部總線PXI局部總線是每個(gè)儀器模塊插槽與左右臨槽相連的鏈狀總線。該局部總線具有13線的數(shù)據(jù)寬度，可用于在模塊之間傳遞模擬信號(hào)，也可以進(jìn)行高度邊帶通信而不影響PCI總線的帶寬。1．系統(tǒng)參考時(shí)鐘4．星狀觸發(fā)器星狀觸發(fā)器為用戶提供了一種高性能的同步特性。觸發(fā)器在系統(tǒng)的第一槽（系統(tǒng)槽右邊）和其他外設(shè)儀器槽之間配置了專(zhuān)門(mén)的觸發(fā)線，用戶可以在第一槽安裝星狀觸發(fā)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)外設(shè)模塊之間精確的同步觸發(fā)。5．PCI-PCI性能PXI系統(tǒng)具有多達(dá)8個(gè)擴(kuò)展槽（1個(gè)系統(tǒng)槽和7個(gè)儀器模塊槽），而絕大多數(shù)臺(tái)式PCI系統(tǒng)僅有3個(gè)或4個(gè)PCI擴(kuò)展槽，除了這點(diǎn)差別之外，PXI總線與臺(tái)式PCI規(guī)范具有完相同的PCI性能。4．星狀觸發(fā)器PXI的軟件結(jié)構(gòu)1．通用軟件要求PXI規(guī)范中定義的軟件系統(tǒng)包括了WindowsNT和Win32，系統(tǒng)的控制器必須支持目前的操作系統(tǒng)和將來(lái)的升級(jí)，這種要求的好處在于在PXI系統(tǒng)中可以使用目前流行的軟件開(kāi)發(fā)工具，諸如VisualC++、BorlandC++、VisualBasic、LabVIEW及LabWindows/CVI等。2．虛擬儀器軟件要求PXI系統(tǒng)要求通過(guò)VSIA軟件標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定位、控制GPIB、VXI、串行和PXI的儀器模塊，這項(xiàng)要求為最終用戶減少了在軟件上的投資費(fèi)用。PXI的軟件結(jié)構(gòu)3．其他軟件要求

歸納起來(lái)，PXI用于測(cè)控、數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制的軟件由4個(gè)主要部分組成：·系統(tǒng)管理軟件；·應(yīng)用程序；·儀器驅(qū)動(dòng)程序；·I/O接口軟件。3．其他軟件要求4．PXI總線驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)（1）驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)Microsoft力推的最新的驅(qū)動(dòng)模型是WDM（windowsdrivermodeule）分層模型，它適合于Windows2000和XP操作系統(tǒng)，支持即插即用，支持電源管理，是在NT驅(qū)動(dòng)模型之上發(fā)展起來(lái)的主流驅(qū)動(dòng)模型。①WDM驅(qū)動(dòng)程序模型在WDM驅(qū)動(dòng)程序模型中，每個(gè)硬件設(shè)備至少有2個(gè)驅(qū)動(dòng)程序，它們是功能（function）驅(qū)動(dòng)程序和總線（bus）驅(qū)動(dòng)程序。4．PXI總線驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)②驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)WDM驅(qū)動(dòng)程序采用分層的結(jié)構(gòu)模型②驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)③設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)方法驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)一般有兩種方法：一種是直接采用DDK（driverdevelopkit）編程，這種方法對(duì)硬件工程師而言難度較高，需要開(kāi)發(fā)者對(duì)Windows內(nèi)核編程有相當(dāng)?shù)牧私狻Ａ硪环N是采用第三方提供的軟件開(kāi)發(fā)工具包，采用封裝完畢的類(lèi)庫(kù)編程，大大降低了開(kāi)發(fā)難度。④PXI總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)思想PXI總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序主要解決三方面的問(wèn)題：硬件I/O訪問(wèn)、中斷處理和DMA傳輸。③設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)方法中斷處理：在PXI總線設(shè)備的硬件設(shè)計(jì)中通常有硬件中斷，DriverStudio中有Kinterrupt類(lèi)實(shí)現(xiàn)硬件中斷的處理，其成員函數(shù)包括中斷的初始化、將一個(gè)中斷服務(wù)例程連接到一個(gè)硬件中斷以及解除其連接等功能。

初始化Kinterrupt和KdeferredCal類(lèi)對(duì)象。如下所示：Status=m_Irq.InitializeAndConnect（//初始化中斷類(lèi)對(duì)象pReListTranslated，LinkTo（Isr_Irq），//連接到中斷服務(wù)程序This）；M_DpcFor_Irq.setup（LinkTo（DpcFor_Irq），This）；//延遲調(diào)用對(duì)象和程序連接中斷處理：DMA數(shù)據(jù)傳輸DMA數(shù)據(jù)傳輸2．并行測(cè)控儀器總線性能分析（1）PCI/CompactPCI總線特性分析PCI是一種高性能局部總線，它構(gòu)成微處理器與外設(shè)之間的高速通道。PCI支持多個(gè)外設(shè)，與CPU的時(shí)鐘頻率無(wú)關(guān)。PCI局部總線的特征體現(xiàn)在其高性能、可兼容性、處理器的獨(dú)立性、成本有限性和將來(lái)支持性等方面。（2）PXI總線特性分析PXI定義為用于測(cè)試、測(cè)量與控制應(yīng)用，是基于PC的一種小型模塊化儀器平臺(tái)。PXI利用CompactPCI規(guī)范，并建立在其基礎(chǔ)上。2．并行測(cè)控儀器總線性能分析（3）VXI總線特性分析VXI總線促進(jìn)了整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)向開(kāi)放式、集成化方向發(fā)展，推動(dòng)了測(cè)試儀器標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用化的進(jìn)程，使系統(tǒng)資源，包括所有硬件與軟件獲得共享。同時(shí)也使新的測(cè)試系統(tǒng)的研制周期縮短、成本降低、風(fēng)險(xiǎn)減小。（4）PXI總線與VXI總線技術(shù)對(duì)比VXI和PXI之間的主要差別源于它們各自的底層總線結(jié)構(gòu)不同。VXI基于VME總線，而PXI基于PCI總線，PCI總線多年來(lái)一直在臺(tái)式PC中廣泛應(yīng)用。（3）VXI總線特性分析7.5網(wǎng)絡(luò)化總線技術(shù)引言測(cè)試系統(tǒng)的分布式結(jié)構(gòu)是隨著計(jì)算機(jī)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而提出的一種網(wǎng)絡(luò)化的儀器系統(tǒng)。測(cè)試系統(tǒng)從集中到分散的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試技術(shù)與VXI、GPIB總線的自動(dòng)測(cè)試技術(shù)一樣，是測(cè)試領(lǐng)域觀念上的一個(gè)大飛躍。測(cè)試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的思路，可把測(cè)試系統(tǒng)融合到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中去，構(gòu)成信息采集、傳輸、處理和應(yīng)用的綜合信息網(wǎng)絡(luò)，符合信息化發(fā)展的要求，是具有信息時(shí)代特點(diǎn)的新思路。測(cè)試工作將進(jìn)入網(wǎng)上測(cè)試的新時(shí)代。7.5網(wǎng)絡(luò)化總線技術(shù)測(cè)試系統(tǒng)的分布式體系結(jié)構(gòu)1．網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)的組成特點(diǎn)（1）分散性（2）異構(gòu)性（3）層次化（4）自治性（5）實(shí)時(shí)性應(yīng)用的多樣性決定了測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的多樣性，就其組成節(jié)點(diǎn)類(lèi)型可分為：傳感器類(lèi)、模塊級(jí)類(lèi)、儀器級(jí)類(lèi)和系統(tǒng)級(jí)類(lèi)（數(shù)據(jù)流類(lèi)）。測(cè)試系統(tǒng)的分布式體系結(jié)構(gòu)2．分布式網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成原則——分層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功能和通信協(xié)議采用分層設(shè)計(jì)和構(gòu)建的方法，將使其實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性明顯下降。兩個(gè)儀器或測(cè)試系統(tǒng)無(wú)論有多大的不同，只要遵守開(kāi)放系統(tǒng)互連的原則，就是有了互連互通的基礎(chǔ)。這些原則是：（1）兩個(gè)系統(tǒng)完成同樣的通信功能集合。（2）它們的通信功能集合被劃分為相同的層次，對(duì)等層提供相同的功能子集（實(shí)現(xiàn)這些功能的方法手段可以各不同）。（3）對(duì)等層必須采用共同通信協(xié)議，遵守共同的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。2．分布式網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成原則——分層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議1．體系結(jié)構(gòu)（1）OSI體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（InternationalStandardizationOrganization,ISO）制定的標(biāo)準(zhǔn)采用開(kāi)放系統(tǒng)互連參數(shù)模型（OSI-RM）。OSI7層參考模型如下：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（2）TCP/IP體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)是世界上廣泛使用的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP體系共有4個(gè)層次（2）TCP/IP體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（1）TCP/IP協(xié)議TCP/IP協(xié)議目前是網(wǎng)絡(luò)通信中廣泛使用的一組協(xié)議。在Internet上必須依賴(lài)TCP/IP協(xié)議來(lái)管理Internet上流動(dòng)的所有信息。（2）HTTP（HypertextTransportProtocol）協(xié)議HTTP協(xié)議規(guī)定：瀏覽器首先與WebServer建立連接，然后瀏覽器發(fā)送所需對(duì)象的通用資源標(biāo)識(shí)，服務(wù)器返回對(duì)象并隨即關(guān)閉TCP連接。2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖顯示了Web瀏覽器、Web服務(wù)器與底層的HTTP和TCP協(xié)議之間的關(guān)系。圖顯示了Web瀏覽器、Web服務(wù)器與底層的HTTP和TCP協(xié)網(wǎng)絡(luò)型測(cè)試系統(tǒng)的組網(wǎng)模式1C/S模式C/S模式即客戶端/服務(wù)器模式，是網(wǎng)絡(luò)通信中常用的一種模型。采用C/S模式組建的網(wǎng)絡(luò)化虛擬智能傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)型測(cè)試系統(tǒng)的組網(wǎng)模式2B/S模式B/S模式即瀏覽器/服務(wù)器模式，是為了方便用戶在Web下發(fā)布數(shù)據(jù)。采用B/S模式組建的網(wǎng)絡(luò)化虛擬智能傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2B/S模式網(wǎng)絡(luò)型測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)1．采用TCP/IP底層傳輸協(xié)議編程這里以LabVIEW為例，介紹TCP子模板中的子VI，在后面板程序框圖中進(jìn)入FunctionsAllFunctionscommunication選擇TCP可以進(jìn)入TCP子模板。在TCP子模板中有9個(gè)子VI，分別執(zhí)行TCP連接的創(chuàng)建、關(guān)閉、讀寫(xiě)等功能2．DataSocket技術(shù)DataSocket技術(shù)是NI公司提供的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具，借助它可以在不同的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)源之間共享數(shù)據(jù)。這是一種基于COM技術(shù)對(duì)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行封裝，易于通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。網(wǎng)絡(luò)型測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)DatSocket的體系結(jié)構(gòu)DatSocket的體系結(jié)構(gòu)（1）DataSocket管理器和服務(wù)器①DataSocket管理器雙擊cwdssmgr后出現(xiàn)DataSocketServerManager對(duì)話框，如圖（1）DataSocket管理器和服務(wù)器②DataSocket服務(wù)器雙擊cwdss，出現(xiàn)DataSocketServer對(duì)話框，如圖②DataSocket服務(wù)器（2）DataSocket子模板（2）DataSocket子模板（3）Datasocket連接在前面板對(duì)象上彈出菜單（3）Datasocket連接選擇DataOperations>>DataSocketConnection…選項(xiàng)，可彈出DataSocketConnection對(duì)話框選擇DataOperations>>Data3．CORBACORBA（CommonObjectRequestBrokerArchitecture，即公共對(duì)象請(qǐng)求代理體系結(jié)構(gòu)）是由國(guó)際管理組織OMG組織制訂的一種標(biāo)準(zhǔn)的面向?qū)ο髴?yīng)用程序體系規(guī)范，適用于分布式系統(tǒng)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。CORBA制訂的分布式對(duì)象規(guī)范包括CORBA/IIOP協(xié)議、對(duì)象服務(wù)等，遵照這些規(guī)范開(kāi)發(fā)出的分布計(jì)算機(jī)軟件環(huán)境可以在幾乎所有的主流平臺(tái)和操作系統(tǒng)上運(yùn)行。3．CORBA4.WebServiceWebService利用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議如HTTP、SOAP解決基于Internet的分布式計(jì)算，并且應(yīng)用基于XML（ExtensionMakupLanguage）的數(shù)據(jù)交換格式進(jìn)行通信，因此具有良好的普遍性和靈活性，任何支持這些網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)都可以支持WebService，真正做到了與平臺(tái)無(wú)關(guān)。4.WebServiceWebService的基本結(jié)構(gòu)描述了3個(gè)角色（服務(wù)提供者、服務(wù)請(qǐng)求者、服務(wù)注冊(cè)器），以及3個(gè)操作（發(fā)布、查找、綁定）。WebService的基本結(jié)構(gòu)LabVIEW中VI的Web發(fā)布過(guò)程。（1）本地打開(kāi)并操作遠(yuǎn)程VI①服務(wù)器端的Web發(fā)布設(shè)置進(jìn)入LabVIEW環(huán)境，在菜單ToolsOptions中，選擇下拉菜單，后面三個(gè)選項(xiàng)WebServer：configuration，WebServer：BrowerAccess,WebServer：VisibleVis均用于設(shè)置WebServer。a、選擇WebServerb、選擇WebServerc、選擇WebServerLabVIEW中VI的Web發(fā)布過(guò)程。②客戶端設(shè)置進(jìn)入LabVIEW環(huán)境，選擇菜單OperateConnecttoRemotePanel，出現(xiàn)圖所示對(duì)話框。

②客戶端設(shè)置（2）瀏覽器中打開(kāi)并操作遠(yuǎn)程VI進(jìn)入LabVIEW環(huán)境完成WebServer：configuration和WebServer：BrowerAccess設(shè)置后，打開(kāi)要發(fā)布的VI。選擇菜單ToolsWebPublishingTool，出現(xiàn)圖所示對(duì)話框，建立HTML文件。（2）瀏覽器中打開(kāi)并操作遠(yuǎn)程VILXI總線1．LXI總線概述（1）LXI總線的提出2004年9月，安捷倫技術(shù)公司和VXI技術(shù)公司聯(lián)合推出了LXI（LANeXtensionforInstrumentation），LXI模塊化測(cè)控標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范融合了GPIB儀器的高性能、VXI/PXI卡式儀器的小體積及LAN的高速吞吐率，并考慮了定時(shí)、觸發(fā)、冷卻、電磁兼容等儀器要求，是基于以太網(wǎng)的新一代測(cè)控系統(tǒng)模塊化構(gòu)架平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)。LXI是一種基于以太網(wǎng)技術(shù)的、由中小型總線模塊組成的新型網(wǎng)絡(luò)儀器平臺(tái)。LXI總線（2）LXI總線的特點(diǎn)LXI組合了VXI和Ethernet的眾多好處，并具有以下特點(diǎn)：①基于以太網(wǎng)是LXI的最大特色。②LXI可應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的Windows操作系統(tǒng)及其應(yīng)用軟件③每臺(tái)LXI儀器具有高速模擬I/O與數(shù)字I/O、定時(shí)計(jì)數(shù)器、聲音圖像采集和信號(hào)調(diào)理等廣泛的儀器模塊④具有緊湊而靈活的機(jī)箱結(jié)構(gòu)具有價(jià)格低、易于集成、靈活性好和開(kāi)放式工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。（2）LXI總線的特點(diǎn)2．LXI的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)協(xié)議（1）LXI支持的協(xié)議所有LXI儀器必須遵循IEEE802.3Ethernet標(biāo)準(zhǔn)接口，至少支持TCP/IP協(xié)議IPv4版，支持IP（Internet協(xié)議）、TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP信息。（2）LXI儀器的尋址LXI儀器必須通過(guò)用戶顯示器或安裝在機(jī)箱的可視標(biāo)志顯示媒體訪問(wèn)控制（MAC）地址（3）LAN查詢功能LXI標(biāo)準(zhǔn)也強(qiáng)制要求符合LXI標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備必須支持LAN查詢功能，從而使主控PC能確認(rèn)已連接的儀器。2．LXI的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)協(xié)議3．LXI的物理標(biāo)準(zhǔn)（1）LXI的機(jī)箱LXI器件采用標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)箱單元，即國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)的IEC60297規(guī)范，在物理尺寸與現(xiàn)有的全寬GPIB儀器完全兼容。（2）LXI的電氣特性LXI模塊的交流供電取自單相交流電網(wǎng)，電壓100~240VAC頻率47~66Hz。（3）LXI的冷卻每個(gè)LXI模塊分別獨(dú)立冷卻，空氣從兩側(cè)進(jìn)入，由后面排出。（4）LXI的開(kāi)關(guān)LXI規(guī)范對(duì)開(kāi)關(guān)、電纜和指示燈的類(lèi)型和位置實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化3．LXI的物理標(biāo)準(zhǔn)4．LXI儀器的分類(lèi)定義4．LXI儀器的分類(lèi)定義5．LXI器件的觸發(fā)LXI總線對(duì)其儀器實(shí)施3級(jí)觸發(fā)：·C級(jí)，基本級(jí)別，包括詳細(xì)規(guī)定的物理、電氣、以太網(wǎng)和網(wǎng)頁(yè)，但LXI模塊供應(yīng)商可選用自己最適合的觸發(fā)器。·B級(jí)，除C級(jí)要求以外增加IEEE1588協(xié)議的觸發(fā)條件。·A級(jí)，在C級(jí)和B級(jí)要求基礎(chǔ)上增加LXI觸發(fā)總線。LXI儀器提供了3種同步觸發(fā)機(jī)制：即網(wǎng)絡(luò)消息觸發(fā)、IEEE1588時(shí)鐘同步觸發(fā)和用觸發(fā)總線的硬件觸發(fā)。5．LXI器件的觸發(fā)（1）網(wǎng)絡(luò)消息觸發(fā)這是LXIC類(lèi)儀器的基本觸發(fā)類(lèi)型。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)消息觸發(fā)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖（1）網(wǎng)絡(luò)消息觸發(fā)（2）IEEE1588時(shí)鐘同步觸發(fā)IEEE1588的時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示，這是LXIB類(lèi)儀器增加的一種新的觸發(fā)類(lèi)型。（2）IEEE1588時(shí)鐘同步觸發(fā)（3）LXI觸發(fā)總線的硬件觸發(fā)LXI的觸發(fā)總線配置在A級(jí)模塊，它是8線的多點(diǎn)低壓差分系統(tǒng)（M2LVDS）總線，可將LXI模塊配置成為觸發(fā)信號(hào)源或接收器，觸發(fā)總線接口也可設(shè)置成“線或”邏輯。每個(gè)LXI模塊都裝有輸入輸出連接器，可供模塊作菊花鏈接。LXI觸發(fā)總線與VXI和PXI的背板總線十分相似，可配置成菊花鏈、星形或混合型觸發(fā)總線。

（3）LXI觸發(fā)總線的硬件觸發(fā)6．LXI儀器的界面LXI標(biāo)準(zhǔn)描述了兩種LXI設(shè)備界面的方法：使用IVI驅(qū)動(dòng)程序的編程方法、使用標(biāo)準(zhǔn)W3C網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的交互方法。7．LXI的軟件編程規(guī)范（1）LXI的驅(qū)動(dòng)程序規(guī)范——IVI規(guī)范6．LXI儀器的界面（2）LXI同步接口編程規(guī)范LXI的關(guān)鍵技術(shù)就在于如何保證以太網(wǎng)上不同LXI模塊之間的定時(shí)與同步，尤其對(duì)于A類(lèi)和B類(lèi)兩種模塊更為重要。為此，LCI聯(lián)盟要求LXI等級(jí)A和B兩種儀器的IVI驅(qū)動(dòng)程序必須符合相應(yīng)的LXI同步接口規(guī)范（LXISyncInterfaceSpecification）。（3）LXI模塊間的數(shù)據(jù)傳輸LXI總線模塊間消息傳輸以數(shù)據(jù)包的格式進(jìn)行，數(shù)據(jù)包既可以采用LAN上多點(diǎn)通信的UDP格式，也可以通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的TCP格式。每條消息都含有時(shí)間戳標(biāo)記，標(biāo)明系統(tǒng)中事件的發(fā)生，如果需要，系統(tǒng)中儀器可以編程設(shè)置為廣播方式。對(duì)于模塊間的UDP數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)包總的大小不超過(guò)單個(gè)LAN數(shù)據(jù)包。（2）LXI同步接口編程規(guī)范7虛擬儀器系統(tǒng)集成的總線技術(shù)

7.1總線的概述7.2GPIB總線7.3VXI總線7.4PXI總線7.5網(wǎng)絡(luò)化總線技術(shù)7虛擬儀器系統(tǒng)集成的總線技術(shù)7.1總線的概述7.1總線的概述總線的定義和分類(lèi)1．總線的定義

總線是連接有若干設(shè)備并進(jìn)行信號(hào)傳送的一條信號(hào)線或一組信號(hào)線，或者說(shuō)，總路線是實(shí)現(xiàn)將信號(hào)從一個(gè)源或多個(gè)源傳送至一個(gè)目的地或多個(gè)目的地的一條或多條導(dǎo)線。

總線就是一種符合某些標(biāo)準(zhǔn)的通信連接線路及其接口的總稱(chēng)。“公用”和“標(biāo)準(zhǔn)”是總線的兩大特點(diǎn)。

7.1總線的概述總線的定義和分類(lèi)2．總線的分類(lèi)常見(jiàn)的分類(lèi)法及類(lèi)型如下：·按其傳送數(shù)據(jù)的方式分，可分為串行總線和并行總線；·按應(yīng)用層次分，可分為片內(nèi)總線、片間（板內(nèi)）總線、內(nèi)部（模板、機(jī)箱）總線、外部（設(shè)備互連）總線、現(xiàn)場(chǎng)總線及網(wǎng)絡(luò)總線等；·按總線的作用域分，可分為全局總線和本地總線（LocalBus）；·按標(biāo)準(zhǔn)化程度分，可分為標(biāo)準(zhǔn)總線和非標(biāo)準(zhǔn)化（專(zhuān)用）總線；·按總線傳送的信息種類(lèi)分，可分為地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線、電源總線、模擬信號(hào)總線及標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)總線等。·按用途分，可分為計(jì)算機(jī)總線、測(cè)控總線和外設(shè)總線2．總線的分類(lèi)1）內(nèi)部總線和外部總線(1)片內(nèi)總線每片比較復(fù)雜的集成電路芯片內(nèi)部都含有數(shù)萬(wàn)個(gè)元部件，這些元部件采用總線結(jié)構(gòu)互連在一起，這一級(jí)的總線由于在芯片內(nèi)被稱(chēng)為片內(nèi)總線。(2)片間總線片間總路線是指在模板上的各芯片之間的連接總線，用于芯片一級(jí)的互連。（3）內(nèi)總線（模塊總線）內(nèi)總線又稱(chēng)為模塊總線，指模塊式儀器機(jī)箱內(nèi)的底板總線，用來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)機(jī)箱中各種功能模塊之間的互連，并構(gòu)成測(cè)控系統(tǒng)。（4）外總線計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備之間，計(jì)算機(jī)與控制設(shè)備之間，計(jì)算機(jī)與可程控儀器之間，計(jì)算機(jī)與機(jī)箱及功能組件之間，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的相互關(guān)系，從物理形體上看，它們屬于不同的物理形體。1）內(nèi)部總線和外部總線2）并行總線與串行總線（1）并行傳送方式在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，如果一個(gè)數(shù)據(jù)編碼字符的所有各位都并排傳輸，同時(shí)發(fā)送，又同時(shí)被接收，則將這種傳送方式稱(chēng)為并行傳送方式。2）串行傳送方式在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，如果一個(gè)數(shù)據(jù)編碼字符的各位不是同時(shí)發(fā)送，而是按一定順序，一位接著一位在信道中被發(fā)送與接收，則稱(chēng)之為串行傳送方式。2）并行總線與串行總線總線標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)總線1．總線標(biāo)準(zhǔn)為了充分發(fā)揮總線的作用，每個(gè)總線標(biāo)準(zhǔn)都必須具有具體和明確的規(guī)范說(shuō)明，通常包括如下幾個(gè)方面的技術(shù)規(guī)范或特性。（1）機(jī)械特性（2）電氣特性（3）功能特性（4）過(guò)程特性總線標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)總線2．標(biāo)準(zhǔn)總線1）標(biāo)準(zhǔn)總線的產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)總線的產(chǎn)生通常有以下兩中途徑：①某計(jì)算機(jī)制造廠家（或公司）在研制本公司的微機(jī)系統(tǒng)時(shí)所采用的一種總線，由于其性能優(yōu)越，得到用戶普遍接受，逐漸形成一種被業(yè)界廣泛支持和承認(rèn)的事實(shí)上的總線標(biāo)準(zhǔn)。②在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織或機(jī)構(gòu)主持下開(kāi)發(fā)和制定的總線標(biāo)準(zhǔn)，公布后由廠家和用戶使用。2）采用標(biāo)準(zhǔn)總線的優(yōu)點(diǎn)①具有開(kāi)放性，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)；簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)可靠性；②具有互換性，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和更新；能得到多家廠商的支持，便于生產(chǎn)和維修，經(jīng)濟(jì)性好。2．標(biāo)準(zhǔn)總線測(cè)控總線1．測(cè)控總線的類(lèi)型1）測(cè)控機(jī)箱底板總線（內(nèi)總線）測(cè)控機(jī)箱底板總線是指組成測(cè)控系統(tǒng)各種機(jī)箱的底板總線。2）測(cè)控機(jī)箱與計(jì)算機(jī)互連總線（外總線）測(cè)控機(jī)箱與計(jì)算機(jī)互連總線是指連接測(cè)控機(jī)箱（或機(jī)柜）和計(jì)算機(jī)的總線，這些測(cè)控機(jī)箱（或機(jī)柜）是獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的，互連總線的連接組成計(jì)算機(jī)控制的測(cè)控系統(tǒng)或測(cè)控網(wǎng)絡(luò)。測(cè)控總線（1）串行總線串行總線通常是指按位串行傳送數(shù)據(jù)的通路。（2）并行總線并行傳輸優(yōu)于串行傳輸?shù)闹饕卣髟谟谒鼮镃PU與外部設(shè)備之間的信息傳輸提供了類(lèi)似于訪問(wèn)存儲(chǔ)器的工作方式，通過(guò)并行輸入/輸出端口與外部設(shè)備進(jìn)行信息交換，具有較高的速率和簡(jiǎn)單的協(xié)議。3）現(xiàn)場(chǎng)總線所謂現(xiàn)場(chǎng)總線，是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與生產(chǎn)過(guò)程專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)或工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，以及與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)基層的自動(dòng)化設(shè)備之間傳送信息的公共通路（1）串行總線測(cè)控總線的發(fā)展趨勢(shì)為：①在機(jī)箱底板總線中，VXI總線CompactPCI和PXI總線代表著這類(lèi)總線當(dāng)前的水平，相應(yīng)產(chǎn)品正在迅速發(fā)展之中；②在互連總線中，低速系統(tǒng)中GPIB總線使用的時(shí)間很長(zhǎng)了，MXI總線將作為VXI機(jī)箱與計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)總線；串行總線，如USB總線、IEEE1394總線等，在傳輸速率上取得了重要突破，且價(jià)格便宜，有可能逐步代替現(xiàn)有的其他并行或串行互連總線，并成為測(cè)量和儀器網(wǎng)絡(luò)總線之一。③觀場(chǎng)總線將進(jìn)一步融合網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)，朝著開(kāi)放統(tǒng)一的方向發(fā)展。測(cè)控總線的發(fā)展趨勢(shì)為：2．測(cè)控總線的性能指標(biāo)（1）總線寬度總線寬度主要是指數(shù)據(jù)總線的寬度，以位（bit）為單位。（2）尋址能力尋址能力主要是指地址總線的位數(shù)及所能直接尋址的存儲(chǔ)器空間的大小。（3）總線頻率總線周期是微處理器完成一步完整操作的最小時(shí)間單位。（4）數(shù)據(jù)傳輸率總線的數(shù)據(jù)傳輸率（也稱(chēng)為總線帶寬）是指在某種數(shù)據(jù)傳輸方式下，總線所能達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸速率，即每秒傳送的字節(jié)數(shù)，單位為MB/s2．測(cè)控總線的性能指標(biāo)（5）總線的定時(shí)協(xié)議①同步總線定時(shí)②異步總線定時(shí)③半同步總線定時(shí)（6）熱插拔測(cè)控總線的熱插拔即允許帶電拔插工作中的基于該測(cè)控總線的板卡，要求帶電插拔板卡而不影響系統(tǒng)運(yùn)行，以便維修故障板卡或重新配置系統(tǒng)。（7）即插即用即插即用（PlugandPlay，簡(jiǎn)稱(chēng)PnP）是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所擁有的自動(dòng)配置擴(kuò)展板卡及其他設(shè)備的能力。（8）負(fù)載能力負(fù)載能力是指總線上所有能掛接的器件個(gè)數(shù)。（5）總線的定時(shí)協(xié)議7.2GPIB總線GPIB總線概述1．GPIB總線的發(fā)展歷程GPIB（GeneralPurposeInterfaceBus）源于惠普公司于1965年提出的HP-IB總線2．GPIB系統(tǒng)的連接方式（1）級(jí)聯(lián)方式只需要一臺(tái)計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)和測(cè)控設(shè)備及測(cè)控設(shè)備之間都通過(guò)GPIB標(biāo)準(zhǔn)電纜連接。（2）組網(wǎng)連接方式每臺(tái)測(cè)試儀器各由一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制，所有的計(jì)算機(jī)組網(wǎng)，由一臺(tái)主控計(jì)算機(jī)控制各采集計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集7.2GPIB總線GPIB總線概述GPIB總線的主要特征1．總線型連接方式測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)計(jì)算機(jī)和所有儀器均通過(guò)一組標(biāo)準(zhǔn)并行外總線相互連接，配有標(biāo)準(zhǔn)接口的儀器可以方便地接入系統(tǒng)，儀器數(shù)量的增減不影響其他儀器的連接。2．總線構(gòu)成IEEE488總線包括16條信號(hào)線，其中8條數(shù)據(jù)線，5條接口管理線和3條掛鉤線。總線采用24腳插頭座。3．器件容量包括計(jì)算機(jī)在內(nèi)，系統(tǒng)內(nèi)可連接的設(shè)備數(shù)目最多15個(gè)，這主要受目前TTL接口驅(qū)動(dòng)器最大驅(qū)動(dòng)電流的影響。GPIB總線的主要特征4．地址容量系統(tǒng)中每一個(gè)儀器都設(shè)置有一個(gè)地址，IEEE488規(guī)定采用5bit來(lái)編地址，得到25=32個(gè)地址。5．?dāng)?shù)據(jù)傳輸方式IEEE488總線是一種異步雙向型總線，按照位并行和字節(jié)串行方式傳輸數(shù)據(jù)，采用三線掛鉤技術(shù)控制數(shù)據(jù)交換6．傳輸距離整個(gè)系統(tǒng)的連接電纜的最大長(zhǎng)度為20m。7．接口功能儀器與接口系統(tǒng)之間的每一種交互作用稱(chēng)為一種接口功能chap7-7--虛擬儀器系統(tǒng)集成的總線技術(shù)--虛擬儀器設(shè)計(jì)-教學(xué)課件8．工作方式3種工作方式為：“聽(tīng)者”功能,“講者”功能,“控者”方式。9．通信的控制與管理采用主從方式，由控者任命講者與聽(tīng)者，由控者處理服務(wù)（中斷）請(qǐng)求。10．控制轉(zhuǎn)移與聽(tīng)講變換系統(tǒng)中有一個(gè)系統(tǒng)控者，任何一段時(shí)間還要有一個(gè)責(zé)任控者。11．GPIB的可擴(kuò)展性控者可以使設(shè)備處于遠(yuǎn)地方式或本地方式。8．工作方式GPIB接口功能1．講功能（T功能）講功能是指通過(guò)接口總線向別的設(shè)備發(fā)送信息的功能。2．聽(tīng)功能（L功能）聽(tīng)功能是指通過(guò)總線接收其他設(shè)備送來(lái)的信息的功能。3．控功能（C功能）控功能是指管理系統(tǒng)通信的功能。4．源握手功能（SH功能）源握手功能實(shí)質(zhì)是一種配合控者功能和講者功能同步地完成發(fā)送接口信息和設(shè)備信息的功能。5．聽(tīng)者握手功能（AH功能）聽(tīng)者握手功能是一種配合聽(tīng)者功能可靠地接收設(shè)備信息和接口信息的功能。GPIB接口功能6．服務(wù)請(qǐng)求功能（SR功能）該功能使設(shè)備能在出現(xiàn)溢出、過(guò)載、超量程、精度低、失鎖、錯(cuò)碼等情況時(shí)及時(shí)地向控者發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求。7．并行查詢功能（PP功能）當(dāng)控者接到服務(wù)請(qǐng)求后，就要對(duì)諸設(shè)備逐個(gè)查詢，以便確定是哪一臺(tái)設(shè)備提出了服務(wù)請(qǐng)求，此操作過(guò)程稱(chēng)為串行查詢。8．遠(yuǎn)控/本地功能（R/L功能）當(dāng)設(shè)備的工作受設(shè)備自身面板上的開(kāi)關(guān)、旋鈕等控制時(shí)稱(chēng)為“本地控制”，而通過(guò)總線受控于系統(tǒng)控者時(shí)，則稱(chēng)為“遠(yuǎn)地控制”。9．設(shè)備清除功能（DC功能）本功能使設(shè)備在接收到控者發(fā)來(lái)的清除命令后，返回到預(yù)定的初始狀態(tài)。10．設(shè)備觸發(fā)功能（DT功能）6．服務(wù)請(qǐng)求功能（SR功能）

GPIB接口總線組成1．GPIB系統(tǒng)構(gòu)成GPIB接口總線組成2．GPIB接口信號(hào)按GPIB信號(hào)線的作用可分為三組。（1）8根雙向數(shù)據(jù)輸入/輸出總線輸入/輸出總線（DIO1~DIO8）用于進(jìn)行雙向、異步、互鎖地傳輸?shù)刂沸畔⒑蛿?shù)據(jù)（8位）、命令（7位）。（2）3根通信聯(lián)絡(luò)線通信聯(lián)絡(luò)線用做通信雙方數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的應(yīng)答信號(hào)線，它們分別是“數(shù)據(jù)有效DAV”，“未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)NRFD”以及“數(shù)據(jù)未接收完畢NDAC”。（3）5根接口管理線5根接口管理線分別是“注意線ATN”，“接口清除線IFC”，“遠(yuǎn)控線REN”，“服務(wù)請(qǐng)求線SRQ”，“結(jié)束或識(shí)別線EOI”2．GPIB接口信號(hào)GPIB總線表符號(hào)方向名稱(chēng)內(nèi)容DIOI~DIO8T→L數(shù)據(jù)輸入/輸出ATN=1地址或指令A(yù)TN=0數(shù)據(jù)或狀態(tài)DAVT→L數(shù)據(jù)有效數(shù)據(jù)有效NRFDT←L未準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)接收未準(zhǔn)備好NDACT←L數(shù)據(jù)接收未完數(shù)據(jù)未接收完畢IFCC→D接口清除接口清除ATNC→D信息類(lèi)別指明DIO線上是地址、指令或數(shù)據(jù)狀態(tài)SRQC←D服務(wù)請(qǐng)求從聽(tīng)者發(fā)向控者的中斷請(qǐng)求信號(hào)，各設(shè)備公用一根線RENC←D遠(yuǎn)程使能指定設(shè)備的控制為遠(yuǎn)程或本地，遠(yuǎn)程REN=1EOIT→L數(shù)據(jù)結(jié)束ATN=0表示數(shù)據(jù)結(jié)束，ATN=1并行查詢時(shí)給出響應(yīng)GPIB總線表符號(hào)方向名稱(chēng)內(nèi)容DIOI~DI三線通信聯(lián)絡(luò)過(guò)程

三線通信聯(lián)絡(luò)（亦稱(chēng)握手）實(shí)際上就是利用DAV、NRFD、NDAC三根線的通信聯(lián)絡(luò)操作來(lái)保證信息在總線上準(zhǔn)確可靠地傳遞。三線通信聯(lián)絡(luò)過(guò)程Labview中的GPIB子VIGPIB子模板GPIB子模板的調(diào)用路徑是Functions>>InstrumentI/O>>GPIB，如圖Labview中的GPIB子VIGPIB子VI應(yīng)用舉例【例7-1】GPIBWrite子VI調(diào)用。對(duì)指定的GPIB設(shè)備進(jìn)行寫(xiě)操作，需要調(diào)用GPIBWrite子VI，如圖所示。在上面的程序中，GPIBWrite子VI把“MEAS:VOLT:AC?”命令字符串（測(cè)量交流電壓的程控儀器標(biāo)準(zhǔn)命令，SCPI）寫(xiě)入地址=2的GPIB設(shè)備中，其他參數(shù)采用默認(rèn)值mode=0，timeoutms=25000。GPIB子VI應(yīng)用舉例在上面【例7-2】GPIBRead子VI調(diào)用。

對(duì)指定的GPIB設(shè)備進(jìn)行讀操作，需要調(diào)用GPIBRead子VI，如圖所示。

在上面的程序中，GPIBRead子VI從地址=2的GPIB設(shè)備中讀取20個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，其他參數(shù)采用默認(rèn)值mode=0，timeoutms=25000。本例中，如果讀夠了20個(gè)字節(jié)，或檢測(cè)到EOI，或者超出25000ms時(shí)間，讀取過(guò)程將結(jié)束。【例7-2】GPIBRead子VI調(diào)用。VXI總線VXI總線概述1．VXI總線產(chǎn)生的技術(shù)背景（1）技術(shù)發(fā)展的需要①個(gè)人儀器的發(fā)展，要求對(duì)儀器模塊及其連接進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化②對(duì)測(cè)控儀器模塊及測(cè)控系統(tǒng)在小型化、便攜性和連接可靠等方面的要求提高③對(duì)測(cè)控速度要求的不斷提高（2）基于VME總線技術(shù)VME總線是構(gòu)成VXI總線的基礎(chǔ)，它是一種主要用于微型計(jì)算機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)的總線標(biāo)準(zhǔn)，被IEEE和IEC分別定為IEEE1014標(biāo)準(zhǔn)和IEC821標(biāo)準(zhǔn)，在工業(yè)上已獲得了廣泛的應(yīng)用。VXI總線2．VXI總線技術(shù)的發(fā)展概況VXI總線標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展史版本0.01.01.4IEEE1155日期1987-7-91987-8-241987-10-71988-6-211989-7-141992-4-211993-9-202．VXI總線技術(shù)的發(fā)展概況VXI總線標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展史版本0.0VXI總線的結(jié)構(gòu)1．VXI總線的物理結(jié)構(gòu)從物理結(jié)構(gòu)看，一個(gè)VXI總線系統(tǒng)由一個(gè)能為嵌入模塊提供安裝環(huán)境與背板連接的主機(jī)箱組成VXI總線的結(jié)構(gòu)2．VXI總線的電氣結(jié)構(gòu)VXI總線的電氣結(jié)構(gòu)如圖2．VXI總線的電氣結(jié)構(gòu)

VXI總線按邏輯功能可把VXI總線分為8組總線，如表所示。其中全局總線是可訪問(wèn)的，所有VXI總線模塊共享全局總線；單一總線以一對(duì)一方式從0槽到其他模塊；專(zhuān)用總線為相鄰模塊的局部總線（本地總線）。總線類(lèi)型VME總線全局總線觸發(fā)總線全局總線模擬相加總線全局總線電源分配總線全局總線時(shí)鐘和同步總線單一總線星狀總線單一總線模塊識(shí)別總線單一總線局部總線（本地總線）專(zhuān)用總線VXI總線按邏輯功能可把VXI總線分為8組（1）VME總線VME計(jì)算機(jī)總線即IEEE-STD-1014標(biāo)準(zhǔn)和ICE821標(biāo)準(zhǔn)。VME計(jì)算機(jī)總線由數(shù)據(jù)傳輸總線、仲裁總線、優(yōu)先級(jí)中斷總線和公用總線4組總線組成。（2）觸發(fā)線觸發(fā)線分為T(mén)TL和ECL觸發(fā)線：TTL觸發(fā)線是用于模塊間通信的、集電極開(kāi)路的TTL信號(hào)線。兩條ECL線是用做模塊間的定時(shí)源的。（3）模塊識(shí)別總線模塊識(shí)別總線MODID線用于識(shí)別邏輯設(shè)備物理位置或槽號(hào)。（1）VME總線（4）模擬相加總線模塊相加總線是VXI總線系統(tǒng)背板上的一條模擬相加結(jié)點(diǎn)。（5）局部總線局部總線是用于VXI總線系統(tǒng)的兩個(gè)相鄰模塊通信的總線。3．電磁兼容和噪聲

作為最基本的電磁兼容性要求，在VXI總線系統(tǒng)中加入一個(gè)新的模塊不得影響其他模塊的性能。VXI總線也包括了對(duì)傳導(dǎo)輻射及其敏感度要求的描述與限制，以防止電源噪聲影響模塊性能。（4）模擬相加總線VXI總線系統(tǒng)控制方案1．0槽與資源管理器VXI機(jī)箱最左邊的插槽包括背板時(shí)鐘、配置信號(hào)、同步與觸發(fā)信號(hào)等系統(tǒng)資源，因此，只能在該槽中插入具有VXI“0槽”功能的設(shè)備——0槽模塊。2．控制方案（1）GPIB控制方案（2）嵌入式控制方案（3）MXI控制方案（4）IEEE1394配置方案VXI總線系統(tǒng)控制方案3．VXI總線器件的分類(lèi)3．VXI總線器件的分類(lèi)3．VXI總線器件的分類(lèi)3．VXI總線器件的分類(lèi)（1）寄存器基器件典型的以寄存器為主的器件是一種不帶內(nèi)含智能的單片模塊，它能對(duì)底板進(jìn)行寄存器讀和寫(xiě)。這些模塊諸如：開(kāi)關(guān)、數(shù)字I/O插件、單片的ADC（模-數(shù)轉(zhuǎn)換器）和DAC（數(shù)-模轉(zhuǎn)換器）。（2）消息基器件消息基器件不僅有配置寄存器而且還有通信寄存器，它們通常是帶有內(nèi)含微處理器的智能器件，能夠接收和執(zhí)行ASCII指令。所有的消息基VXI總線器件，都必須能用VXI字串協(xié)議通過(guò)通信寄存器進(jìn)行通信。（1）寄存器基器件4．字符串協(xié)議VXIBus字符串協(xié)議的功能非常像IEEE488協(xié)議，同一時(shí)刻在器件之間一位（Onebit）一位或一個(gè)字（Oneword）一個(gè)字地傳遞數(shù)據(jù)信息。這樣，VXI消息基器件之間實(shí)際上在按照與IEEE488儀器非常類(lèi)似的方式進(jìn)行通信。VXI總線定義了三種形式的串行協(xié)議：字串行通信協(xié)議（16位）、長(zhǎng)字串行通信協(xié)議（32位）和擴(kuò)展長(zhǎng)字串行通信協(xié)議（48位）。4．字符串協(xié)議5．VXI總線通信層次和命令者/從者層次器件自定義協(xié)議488.2語(yǔ)法器件自定義協(xié)議器件自定義協(xié)議488-VXI總線協(xié)議共享存儲(chǔ)器協(xié)議字串行通信協(xié)議器件自定義協(xié)議通信寄存器配置寄存器5．VXI總線通信層次和命令者/從者層次器件自定義488.2VXIBus定義了一個(gè)命令者/從者通信協(xié)議（Commander/ServantHierarchies），便于用戶利用VXI器件分層的概念建立一種分層體制，相互通信的器件雙方一個(gè)為命令者，另一個(gè)為從者。6．中斷與異步事件通過(guò)硬件中斷或者直接向其命令者的硬件信號(hào)寄存器寫(xiě)特定信息，從者可以把異步狀態(tài)和事件通知其命令者。無(wú)總線主控器的器件總是通過(guò)中斷發(fā)送這些信息，而有總線主控器能力的器件既可以用中斷方式，也可以用發(fā)送信號(hào)的方式與其命令者通信。VXIBus定義了一個(gè)命令者/從者通信協(xié)議（Labview中的VXI子VI1．VXI子模板VXI總線子模板包含了高低層VXI總線讀寫(xiě)，字串口操作、中斷操作、總線擴(kuò)展等功能模塊，其調(diào)用途徑是Functions→ALLFunctions→InstrumentI/O→VXI，如圖Labview中的VXI子VI2．對(duì)指定消息基VXI設(shè)備讀寫(xiě)子VI介紹（1）WSrd.vi的介紹：（2）WSwrt.vi的介紹：2．對(duì)指定消息基VXI設(shè)備讀寫(xiě)子VI介紹3．VXI子VI應(yīng)用舉例【例7-4】向指定的消息基VXI設(shè)備寫(xiě)入數(shù)據(jù)，并返回狀態(tài)。程序示例如圖所示：3．VXI子VI應(yīng)用舉例

該程序?qū)崿F(xiàn)了與消息基VXI的通信，首先指定消息基VXI設(shè)備的邏輯地址，然后發(fā)送緩沖器內(nèi)的數(shù)據(jù)，返回設(shè)備的響應(yīng)。該程序?qū)崿F(xiàn)了與消息基VXI的通信，首先指定消息基7.4PXI總線PXI總線概述

PXI（PCIeXtensionsforInstumentation.PCI面向儀器的擴(kuò)展）是一種新的模塊化儀器平臺(tái)，PXI系統(tǒng)能夠提供高性能的測(cè)量，可以充分享受開(kāi)放式工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化PC技術(shù)所帶來(lái)的低成本、簡(jiǎn)便易用、靈活及高性能等優(yōu)點(diǎn)。PXI的核心技術(shù)是CompactPCI工業(yè)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、MicrosoftWindows軟件及VXI總線的定時(shí)和觸發(fā)功能7.4PXI總線PXI總線概述PXI總線規(guī)范規(guī)范名稱(chēng)版本日期PXI總線硬件規(guī)范2.22004.9.22PXI總線軟件規(guī)范2.12003.2.4PXI-3VISA1.42003.9.25PXI-4模塊說(shuō)明1.02003.9.25PXI總線規(guī)范規(guī)范名稱(chēng)版本日期PXI總PXI的機(jī)械結(jié)構(gòu)1．PXI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)PXI的機(jī)械結(jié)構(gòu)

PXI的機(jī)械結(jié)構(gòu)與VXI相似，PXI規(guī)范定義了一個(gè)包括電源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和安插模塊槽位的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱。PXI在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面與CPCI的要求基本上相同，采用Eurocard規(guī)范。PXI支持兩種類(lèi)型尺寸的模塊：3U和6U。·3U尺寸的模塊有兩個(gè)連接器，J1用來(lái)連接32位的PCI信號(hào)，J2用來(lái)連接64位的PCI信號(hào)和PXI的新增信號(hào)。·6U尺寸的模塊有5個(gè)連接器，除了J1和J2以外，J3、J4、J5的信號(hào)引腳用于將來(lái)的PXI擴(kuò)展。PXI的機(jī)械結(jié)構(gòu)與VXI相似，2．與CompactPCI共享的PXI機(jī)械特性PX總線提供了兩條與CompactPCI標(biāo)準(zhǔn)兼容的途徑。①高性能IEC連接器②Eurocard機(jī)械封裝與模塊尺寸2．與CompactPCI共享的PXI機(jī)械特性3．新增電氣封裝規(guī)范（1）系統(tǒng)槽定位PXI定義系統(tǒng)槽位于總線段的左端，這種定義是CPCI規(guī)范中允許配置的一種。（2）新增機(jī)械特性所有在PICMG2.0R2.1（CPCI規(guī)范）中定義的機(jī)械規(guī)范都適用于PXI系統(tǒng)，但是PXI包含了以下要求以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的集成：·PXI規(guī)定模塊所需求的強(qiáng)制冷卻氣流流向必須由模塊底部向頂部流動(dòng)；·PXI規(guī)范建議的環(huán)境測(cè)試包括對(duì)所有模塊進(jìn)行溫度、濕度、振動(dòng)和沖擊試驗(yàn)；·PXI規(guī)范還規(guī)定了所有模塊的工作溫度和存儲(chǔ)溫度范圍。3．新增電氣封裝規(guī)范（3）與CompactPCI的互操作性PXI的重要特性之一是維護(hù)了與標(biāo)準(zhǔn)CPCI產(chǎn)品的互操作性，PXI與CPCI的互操作性如圖（3）與CompactPCI的互操作性PXI的電氣結(jié)構(gòu)PXI總線的電氣特性

PXI的電氣結(jié)構(gòu)1．系統(tǒng)參考時(shí)鐘PXI系統(tǒng)通過(guò)J2連接器實(shí)現(xiàn)了10MHz的系統(tǒng)參考時(shí)鐘，這個(gè)參考時(shí)鐘與PCI總線時(shí)鐘相互獨(dú)立，并通過(guò)背板連接到所有的外設(shè)儀器槽，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)不同儀器模塊之間的嚴(yán)格同步。2．觸發(fā)總線PXI將ECL參考時(shí)鐘改為T(mén)TL參考時(shí)鐘，而且只定義了8根TTL觸發(fā)線，不再定義ECL邏輯信號(hào)。3．局部總線PXI局部總線是每個(gè)儀器模塊插槽與左右臨槽相連的鏈狀總線。該局部總線具有13線的數(shù)據(jù)寬度，可用于在模塊之間傳遞模擬信號(hào)，也可以進(jìn)行高度邊帶通信而不影響PCI總線的帶寬。1．系統(tǒng)參考時(shí)鐘4．星狀觸發(fā)器星狀觸發(fā)器為用戶提供了一種高性能的同步特性。觸發(fā)器在系統(tǒng)的第一槽（系統(tǒng)槽右邊）和其他外設(shè)儀器槽之間配置了專(zhuān)門(mén)的觸發(fā)線，用戶可以在第一槽安裝星狀觸發(fā)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)外設(shè)模塊之間精確的同步觸發(fā)。5．PCI-PCI性能PXI系統(tǒng)具有多達(dá)8個(gè)擴(kuò)展槽（1個(gè)系統(tǒng)槽和7個(gè)儀器模塊槽），而絕大多數(shù)臺(tái)式PCI系統(tǒng)僅有3個(gè)或4個(gè)PCI擴(kuò)展槽，除了這點(diǎn)差別之外，PXI總線與臺(tái)式PCI規(guī)范具有完相同的PCI性能。4．星狀觸發(fā)器PXI的軟件結(jié)構(gòu)1．通用軟件要求PXI規(guī)范中定義的軟件系統(tǒng)包括了WindowsNT和Win32，系統(tǒng)的控制器必須支持目前的操作系統(tǒng)和將來(lái)的升級(jí)，這種要求的好處在于在PXI系統(tǒng)中可以使用目前流行的軟件開(kāi)發(fā)工具，諸如VisualC++、BorlandC++、VisualBasic、LabVIEW及LabWindows/CVI等。2．虛擬儀器軟件要求PXI系統(tǒng)要求通過(guò)VSIA軟件標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定位、控制GPIB、VXI、串行和PXI的儀器模塊，這項(xiàng)要求為最終用戶減少了在軟件上的投資費(fèi)用。PXI的軟件結(jié)構(gòu)3．其他軟件要求

歸納起來(lái)，PXI用于測(cè)控、數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制的軟件由4個(gè)主要部分組成：·系統(tǒng)管理軟件；·應(yīng)用程序；·儀器驅(qū)動(dòng)程序；·I/O接口軟件。3．其他軟件要求