GPIBVIILI儀器自動(dòng)測試系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展

1、GPIB VXI、PXk LXI儀器自動(dòng)測試系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展編寫人: 劉佳璐（） 吳心儀（）一、自動(dòng)測試系統(tǒng)和測試總線的基本概念自動(dòng)測試系統(tǒng)（Automatic Test System , ATS）指的是以計(jì)算機(jī)為核心，在程序控制下， 自動(dòng)完成特定測試任務(wù)的儀器系統(tǒng)。 與傳統(tǒng)測試儀器不同，自動(dòng)測試系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)在計(jì)算機(jī)的 控制下，由若干可程控的通用設(shè)備共同完成測試任務(wù)。AST 首先要解決的關(guān)鍵問題是程控設(shè)互相協(xié)議的問題，也就是接口總線問題。測試總 線是指可以應(yīng)用在測試、測量和控制系統(tǒng)中的總線。在專用測試設(shè)備中的總線包括GPIB（General Purpose Interface Bus）、VXI（V

2、MEbus eXtensions for Instrumentation ）、PXI（ PCI eXtensions for Instrumentation ）、 LXI（LAN eXtensions for Instrumentation ）等總線。二、基于 GPIB 總線技術(shù)的自動(dòng)測試系統(tǒng)1、GPIB 發(fā)展歷程最初的GPIB是在1960年代后半期由惠普（當(dāng)時(shí)稱為 HP-IB ）開發(fā)的，用于連接和控制 惠普制造的可編程儀器。 在引進(jìn)了數(shù)字控制器和可編程測試設(shè)備之后， 對來自多個(gè)廠商的儀 器和控制器之間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)高速通信接口的需求也應(yīng)運(yùn)而生。在1975 年，美國電氣與電子工程師學(xué)會（IEEE）發(fā)

3、布了 ANSI/IEEE標(biāo)準(zhǔn)488-1975，即用于可編程儀器控制的IEEE標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口，它包含了接口系統(tǒng)的電氣、機(jī)械和功能規(guī)范。最初的IEEE 488-1975 在 1978年經(jīng)過修改， 主要是出版聲明和附錄方面。 現(xiàn)在這個(gè)總線已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)被使用， 它有三個(gè) 名字：通用接口總線（ GPIB）惠普接口總線（ HP-IB）IEEE 488 總線由于最初的 IEEE 488 文檔并沒有包含關(guān)于使用的語法和格式規(guī)范的敘述。這部分工作最終 形成了一個(gè)附加標(biāo)準(zhǔn) IEEE ，用于 IEEE 488（被更名為 IEEE ）的代碼、格式、協(xié)議和通用 指令。IEEE并沒有替換IEEE。許多設(shè)備還只是符合

4、IEEE。IEEE是建立在IEEE的基礎(chǔ) 上的，它定義了設(shè)備接口功能的最小集合、 一套通用的數(shù)據(jù)代碼和格式、 一個(gè)設(shè)備消息協(xié)議、 一個(gè)常用通用設(shè)備指令集合以及一個(gè)全新的狀態(tài)報(bào)告模型。在1990 年發(fā)表的在的基礎(chǔ)上的可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令 SCPI 保證了在這些儀器之間系統(tǒng)功能的完整性和可配置性。 對于 SCPI 兼容的系統(tǒng)而言， 不必再為每一個(gè)儀器學(xué)習(xí)一套新的指令集， 從來自一家廠商的儀器更換到 來自另一家廠商的儀器也變得更加容易。2、GPIB測試系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)及硬件組成GPIB是一個(gè)數(shù)字化24管腳并行總線，它使用 8位并行、字節(jié)串行、異步通迅方式，數(shù) 據(jù)以字節(jié)為單位通過 GPIB總線順序傳送，遵

5、循IEEE488標(biāo)準(zhǔn).使用高級語言如 VB VC C+ 均可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對可編程儀器的控制 GPIB 總線的 16 條信號線包括 8 條雙向數(shù)據(jù)線、 5 條控制線、 3條握手線、 8 條地線和屏蔽線其中 8 條雙向數(shù)據(jù)線由 DI01DI08 組成，這 8條數(shù)據(jù)線并行傳輸 8位數(shù)據(jù)，DI01為數(shù)據(jù)的最低位，DI08為數(shù)據(jù)的最高位；5條控制線分 別為 EO I、REN、 SRQ、ATN、 IFC ，它們用來控制總線的進(jìn)程；三條握手線NDAC、NRFD、DAV用來保證異步傳輸?shù)目煽啃?掛在GPIB總線上的儀器按作用不同可分為控者、聽者和講者控者負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)每個(gè)儀器并管理系統(tǒng)通信， 一般由計(jì)算機(jī)充當(dāng)； 講者

6、是系統(tǒng)中發(fā)送數(shù)據(jù)的 儀器； 聽者是系統(tǒng)中接收講者發(fā)來數(shù)據(jù)的儀器 每次在系統(tǒng)中只能有一個(gè)執(zhí)行控者、 一個(gè)執(zhí) 行講者和最多14個(gè)執(zhí)行聽者.GPIB系統(tǒng)就是由一個(gè)控者控制總線，在總線上傳送儀器命令 和數(shù)據(jù)，控者尋址一個(gè)講者，一個(gè)或多個(gè)聽者，數(shù)據(jù)在總線上從講者向聽者傳送。GPIB自動(dòng)測試系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn) GPIB電纜將計(jì)算機(jī)、GPIB接口卡和最多15臺程控儀器連 接而成系統(tǒng)中任何兩臺設(shè)備之間的距離不應(yīng)超過2 米；系統(tǒng)中電纜線總長度不應(yīng)超過 20米如需遠(yuǎn)距離控制，則使用接口延伸器來擴(kuò)展通信距離，但數(shù)據(jù)的傳輸速率會下降每個(gè)設(shè)備都配備一個(gè) GPIB地址，GPIB接口卡的地址為 0,各程控儀器的 GPIB地址在1

7、30范圍 內(nèi)設(shè)置。4、GPIB測試系統(tǒng)的優(yōu)勢及劣勢、采用GPIB總線可控最多15臺程控儀器，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)的傳輸。、有相對確定的傳輸速率,確保信息的完整性和保密性。、許多儀器供應(yīng)商提供大量包含GPIB的儀器，有極好的安裝基礎(chǔ)， 在相同的性能水平上通常比 VXI 便宜。、數(shù)據(jù)傳輸速率較低，最大傳輸速率為1 Mb/ s，投入費(fèi)用高，可靠性不是太好。、以GPIB總線為基礎(chǔ)，很難組建體積小、質(zhì)量輕的自動(dòng)測試系統(tǒng)，對某些場合，特使是對體積、質(zhì)量要求高的軍事領(lǐng)域不適用。、無法提供多臺儀器同步和觸發(fā)的功能,在傳輸大量數(shù)據(jù)時(shí)帶寬不足。BJRDIO DAV NRFD NDAC*4-接門（換地址-卜I1IIIil

8、ium-Li/5、 GPI B總 線 自 動(dòng) 測 試 系 統(tǒng) 的 應(yīng) 用 及 發(fā) 展-3亦出舟尸1W程4圖1 （；PIB總戰(zhàn)的自弱#J試桑址GPIB系統(tǒng)對精度要求高的場合。GPIB接口，很多集成電路制造商業(yè)生產(chǎn) 數(shù)據(jù)處理 作為當(dāng)前在市場上占有量是所有總線系統(tǒng)中最大的，主要應(yīng)用于臺式儀器，目前各大儀器公司生產(chǎn)的臺式儀器中幾乎都裝備有GPIB總線所產(chǎn)生響是非（rack . and 10 15了各種GPIB的接口芯片。采用GPIB的自動(dòng)測試系統(tǒng)，在完成要求測量時(shí)間極短、 量大、測試現(xiàn)場對操作人員有害或操作人員參與容易產(chǎn)生人為誤差的任務(wù)中極為合適。 測量總線領(lǐng)域的第一個(gè)開放的、統(tǒng)一獨(dú)立于儀器廠商的國際

9、標(biāo)準(zhǔn)，常深遠(yuǎn)的。在其誕生后的 30多年中，利用 GPIB總線所構(gòu)建的“機(jī)架堆疊式” stack）成為ATS首選的體系結(jié)構(gòu)。對于一般的計(jì)算機(jī)總線而言，其生命周期約為 年，而GPIB總線從其誕生以來，雖然已經(jīng)度過了近 40個(gè)春秋，但其依然有著旺盛的生命力。 目前全球帶有 GPIB接口的儀器，超過了 5000種；在2007年的第三季度，由測試與測量領(lǐng) 導(dǎo)廠商發(fā)布的新型儀器中，超過80%含有GPIB接口。三、基于VXI的自動(dòng)測試系統(tǒng)1、VXI發(fā)展歷程VXI 總線是國際 5家著名的測試和儀器公司Colorado、Data Systems、HF、Racal Data、Tektronix 和Wavetek在

10、1987年聯(lián)合推出的用于測量和測試的一種新型標(biāo)準(zhǔn)儀器結(jié)構(gòu)。其 開發(fā)是為了滿足便攜式應(yīng)用的要求，而且它提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的模塊結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)即可集成于GPIB的測試系統(tǒng)中，也可單獨(dú)構(gòu)成測試系統(tǒng)。VXI總線幾經(jīng)修改和完善，與1992年被IEEE 接納為IEEE-1155-1992標(biāo)準(zhǔn)。VXI總線完全支持 32位VMI總線，除此之外，VXI總線還增加了用于模擬供電和ECL供電的額外電源線、應(yīng)用于測試同步和觸發(fā)的儀器總線、模擬相加總線以及用于模塊之間相加的本地總線。VXI總線一經(jīng)發(fā)布，由于軍方對測控系統(tǒng)的大量需求，許多儀器生產(chǎn)廠商都加入到VXI Plug&Play （VXI即插即用）聯(lián)盟。以統(tǒng)一文件的編制

11、方式增加應(yīng)兼容性。2、VXI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及規(guī)范簡介VXI總線系統(tǒng)或者其子系統(tǒng)由一個(gè) VXIbus主機(jī)箱、若干VXIbus器件、一個(gè)VXIbus 和主控制器組成，零槽模塊完成系統(tǒng)背板管理， 包括提供時(shí)鐘源和背板總線仲裁等，當(dāng)然它也可以同時(shí)具有其它的儀器功能。 在系統(tǒng)上電或者復(fù)位時(shí)對系統(tǒng)進(jìn)行配置，以使系統(tǒng)用戶能夠從一個(gè)確定的狀態(tài)開始系統(tǒng)操作。 在系統(tǒng)正常工作后，就不再起作用。主機(jī)箱容納VXIbus 儀器，并為其提供通信背板、供電和冷卻。VXIbus不是設(shè)計(jì)來替代現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)的，其目的只是提高測試和的總體性能提供一個(gè)更先進(jìn)的平臺。因此，VXIbus規(guī)范定義了幾種通信方法，以方便VXIbus系統(tǒng)與現(xiàn)存的VME

12、bus 產(chǎn)品、GPIB儀器以及串口儀器的混合集成。VXI總線系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)VXIbus規(guī)范定義了四種尺寸的VXI模塊。較小的尺寸 A和B是VMEbus模塊定義的尺寸，并且從任何意義上來說，它們都是標(biāo)準(zhǔn)的VEMbus模塊。較大的C和D尺寸模塊是為高性能儀器所定義的，它們增大了模塊間距，以便對包含用于高性能測量場合的敏感電路 的模塊進(jìn)行完全屏蔽。A尺寸模塊只有P1、P2和P3連接器。目前市場上最常見的是 C尺寸的VXIbus系統(tǒng)，這主要是因?yàn)?C尺寸的VXIbus系統(tǒng) 體積較小，成本相對較低，又能夠發(fā)揮VXIbus作為高性能測試平臺的優(yōu)勢。VXI總線系統(tǒng)電氣結(jié)構(gòu)VXIbus完全支持32位VME計(jì)算機(jī)

13、總線。除此之外，VXIbus還增加了用于模擬供電和ECL供電的額外電源線、用于測量同步和觸發(fā)的儀器總線、模擬相加總線以及用于模塊 之間通信的。VXIbus規(guī)范定義了 3個(gè)96針的DIN連接器P1、P2和P3。 P1連接器是必 備的，P2和P3兩個(gè)連接器可選。VXIbus系統(tǒng)EMC、供電和冷卻VXIbus總線規(guī)范規(guī)定了系統(tǒng)傳導(dǎo)及輻射EMC ()產(chǎn)生和的上限值。的限定保證了包含敏感電路的模塊能夠完成所期望的操作，而不受到系統(tǒng)中其他模塊的干擾。為了方便系統(tǒng)集成 VXIbus規(guī)范要求機(jī)箱制造商和模塊制造商在其產(chǎn)品規(guī)范中給機(jī)箱 供電和冷卻能力以及模塊的電源需求和冷卻指標(biāo)。者可以根據(jù)這些指標(biāo)選擇合適的機(jī)箱

14、和模塊。VXlbus系統(tǒng)通信通信是VXibus標(biāo)準(zhǔn)的又一個(gè)重要組成部分。VXIbus總線規(guī)范定義了幾種器件類型和。然而，規(guī)范為了保證開放性，并沒有規(guī)定VXIbus箱和器件的控制方式，以便廠商可以靈活定義并與高速發(fā)展的PC技術(shù)同步。下一節(jié)將要詳細(xì)討論當(dāng)前流行的幾種方式。每個(gè)VXIbus器件都有一個(gè)唯一邏輯地址 (unique logical address,ULA )，編號從0至U 255，即一個(gè) VXIbus 系統(tǒng)最多有256個(gè)器件。VXIbus規(guī)范允許許多器件駐留在一個(gè)插槽中以提高系統(tǒng)的集成度 和便攜性，降低系統(tǒng)成本，也允許一個(gè)復(fù)雜器件占用多個(gè)插槽，VXIbus通過ULA進(jìn)行器件，而不是通過

15、器件的物理位置。陽z域耳疑妁甜構(gòu)3、VXI總線的優(yōu)點(diǎn)、開放的標(biāo)準(zhǔn)目前，已經(jīng)有眾多不同的儀器制造廠商加入了VXl總線聯(lián)盟，推出儀器近萬種，同時(shí),各廠商所生產(chǎn)的 VXI總線產(chǎn)品都符合相同的機(jī)械與電氣規(guī)范，不同廠商的同類產(chǎn)品能夠相互 替換。、高速數(shù)據(jù)傳輸VXI總線是一種32位并行方式的內(nèi)總線，總線背板的數(shù)據(jù)傳輸速率理論上可以達(dá)到40 Mb / S, 般不會成為數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i。、對儀器功能的有力支持VXI總線在VME總線的基礎(chǔ)上增加適合儀器應(yīng)用的總線，且一個(gè) VXI儀器系統(tǒng)最多可 連接256個(gè)器件。這些都為高精度、高速度儀器系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)大的支持。、靈活性VXI總線規(guī)范支持 A, B, C, D四

16、種模塊尺寸，支持 8位、16位、24位和32位數(shù)據(jù) 傳輸，使用靈活。、測試系統(tǒng)小型化，結(jié)構(gòu)緊湊VXI總線采用了模塊化設(shè)計(jì)，對模塊及主機(jī)箱的尺寸都做了嚴(yán)格規(guī)定，使系統(tǒng)尺寸較 傳統(tǒng)儀器明顯縮小，易于攜帶。、高可靠性和可維護(hù)性。、模塊可重復(fù)利用。4、VXI總線的劣勢由于組建VXI總線要求有機(jī)箱、零槽管理器及嵌入式控制器，因此造價(jià)比較高，一般的 用戶難以接受。VXI 總線的應(yīng)用及發(fā)展VXI 總線最突出的特征在于它具有緊湊的尺度、較高的數(shù)據(jù)吞吐量既靈活方便的性能。 生產(chǎn) VXI 產(chǎn)品的廠家超過了 100家， VXI 一起種類超過了 3000 種，可搭建各種不同的自動(dòng) 測試系統(tǒng)， 包括野外使用的便攜式測試

17、儀器、 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集應(yīng)用及高性能數(shù)據(jù)采集和功能測 試系統(tǒng)。目前， VXI 總線已成為最好的虛擬儀器開發(fā)平臺。以 VXI 總線技術(shù)為核心組建的自 動(dòng)測試系統(tǒng)已經(jīng)在家用冰箱測試、 鐵路電機(jī)測試、 環(huán)保測試、 電力測試、 集成電路封裝測試、 托卡馬克等離子體物理試驗(yàn)、 汽車燃油泵測試、 電梯功能和安全測試等方面得到了較好的應(yīng) 用。在軍用方面， 以航天測控公司等為代表的 VXI 總線產(chǎn)品開發(fā)和系統(tǒng)集成廠商， 已經(jīng)有幾 十套 VXI 總線自動(dòng)測試系統(tǒng)應(yīng)用于導(dǎo)彈、飛船、運(yùn)載火箭、發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)、雷達(dá)、魚雷、輕 武器、火炮、裝甲車和制導(dǎo)炸彈等多個(gè)領(lǐng)域的測試中。四、基于 PXI 的自動(dòng)測試系統(tǒng)1. PXI 發(fā)展

18、歷程PXI （PCI extensions for Instrumentation ，面向儀器系統(tǒng)的 PCI 擴(kuò)展 ） 是一種由 NI 公司 發(fā)布的堅(jiān)固的基于 PC的測量和自動(dòng)化平臺。PXI結(jié)合了 PCI （ Peripheral ComponentInterconnection-外圍組件互連）的電氣總線特性與CompactPCI （緊湊PCI）的堅(jiān)固性、模塊化及 Eurocard 機(jī)械封裝的特性發(fā)展成適合于試驗(yàn)、測量與場合應(yīng)用的機(jī)械、電氣和軟件 規(guī)范。制訂PXI規(guī)范的目的是為了將臺式PC的性能價(jià)格比優(yōu)勢與 PCI總線面向儀器領(lǐng)域的必要擴(kuò)展完美地結(jié)合起來， 形成一種主流的測試平臺。 這使它成為

19、測量和自動(dòng)化系統(tǒng)的高性 能、低成本運(yùn)載平臺。2. PXI 的總線結(jié)構(gòu)及特征PXI 繼承了 PCI 總線適合高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，支持 32 位或 64 位數(shù)據(jù)傳輸，最高數(shù)據(jù)傳輸 速率可達(dá) 132M/s 或 528M/s ，也繼承了 compactPCI 規(guī)范的一些優(yōu)點(diǎn)。為滿足儀器應(yīng)用需要，PXI提供了 8條TTL觸發(fā)總線、13條局部總線、10MHz系統(tǒng)時(shí)鐘和高精度星狀觸發(fā)線等資源。 體系結(jié)構(gòu)簡介 系統(tǒng)控制插槽位置 系統(tǒng)控制插槽在 PCI 總線段的最左邊， 為系統(tǒng)控制插槽定義一個(gè)固定位置可以增加 PXI 控制 器和機(jī)箱的的兼容性，擴(kuò)展到左邊插槽的 PXI 使得系統(tǒng)插槽不會占用寶貴的外設(shè)模塊插槽。P

20、XI 機(jī)械規(guī)范還定義了星狀觸發(fā)器控制插槽的位置， 星狀觸發(fā)信號從這一插槽連接到 PXI 底 板外設(shè)模塊插槽時(shí)，可插入其他外設(shè)模塊。附加的機(jī)械特性在定義的 compactPCI 機(jī)械特性可以直接在 PXI 系統(tǒng)中使用。 PXI 增加的一些簡化系統(tǒng)集成 的特性，為了確保 PXI 機(jī)箱的制冷，對機(jī)箱中氣流流動(dòng)方向做了規(guī)定。與 compactPCI 的互操作性PXI 兼容系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn) compactPCI 產(chǎn)品的互操作性十分重要。許多 PXI 兼容系統(tǒng)的組成不需 要 PXI 特殊的特性。 CompactPCI 和 PXI 都利用其具有的 PCI 局部總線來確保它們在電氣和 軟件上的兼容性。電氣結(jié)構(gòu)簡介P

21、XI 在標(biāo)準(zhǔn)的 PCI 總線的基礎(chǔ)上增加了儀器所需要的特殊信號，包括觸發(fā)線，星狀觸發(fā)線，專門的參考時(shí)鐘局部總線等。軟件結(jié)構(gòu)PXI 定義了允許多個(gè)廠商的產(chǎn)品同時(shí)使用的硬件接口層標(biāo)準(zhǔn)，但不同于其他規(guī)范， PXI 為了 易于集成， 支持標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并支持 VXI 即插即用聯(lián)盟開發(fā)的儀器軟件標(biāo)準(zhǔn)， 同時(shí)支持 所有外設(shè)模塊的驅(qū)動(dòng)。機(jī)械結(jié)構(gòu)PXI 系統(tǒng)除支持 compactPCI 機(jī)械特性外，為了更易于系統(tǒng)集成，另外增加了一些其他機(jī)械 特性。包括系統(tǒng)槽的位置、控制器的互操作性、 PXI 標(biāo)志、環(huán)境測試、制冷、接地和電磁兼 容的指導(dǎo)方針等。3. PXI 總線優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：繼承了 PCI 總線適合高速數(shù)據(jù)傳輸

22、的優(yōu)點(diǎn)，支持 32 位、 64位數(shù)據(jù)傳輸。最高數(shù)據(jù)傳 輸速率可達(dá) 132M/s 也繼承了 compactPCI 規(guī)范的堅(jiān)固、 模塊化等優(yōu)點(diǎn)， 并且增加了適合儀器 使用的觸發(fā)總線、 局部總線等硬件特性和關(guān)鍵的軟件特性， 是用于測量和自動(dòng)化系統(tǒng)的高性 能、低成本開發(fā)平臺。低成本， 只需對模塊上的敏感元件進(jìn)行金屬屏蔽，適用于現(xiàn)場測試領(lǐng) 域。缺點(diǎn)： PXI 不適用于大系統(tǒng)，不能在高端場合代替VXI。4. PXI 總線的應(yīng)用及發(fā)展應(yīng)用： PXI 技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，與傳統(tǒng)方案相比，基于 PXI 的自動(dòng)化測試系統(tǒng)具有成本更 低、體積更小、靈活度更高、易于升級等諸多優(yōu)勢，更能滿足OEM對成本的限制、產(chǎn)品復(fù)雜

23、度、上市時(shí)間和質(zhì)量控制等方面的要求，這是生產(chǎn)測試領(lǐng)域的福音。在科技創(chuàng)新領(lǐng)域，PXI系統(tǒng)讓科研人員能快速完成原型設(shè)計(jì)。 硬件方面， 用戶可以選購所需要的 PXI 模塊， 也可自 行研發(fā)硬件。在軟件方面，系統(tǒng)的軟件層向用戶開放，用戶可以利用自己已有的IP 定義算法。在大型強(qiáng)子對撞機(jī)的托克馬克裝置定時(shí)控制， 天文望遠(yuǎn)鏡鏡片控制， 三網(wǎng)合一的關(guān)鍵技 術(shù)研究與測試、 風(fēng)機(jī)硬件在環(huán)測試、 癌癥早期探測、 鳥巢體育唱結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等關(guān)鍵科研項(xiàng) 目。展望：在摩爾定律依然有效的未來數(shù)年內(nèi)， PXI 設(shè)備的性能注定將被大幅提高。 PXI 系統(tǒng)的 高度靈活性使得它能夠適應(yīng)將來可能出現(xiàn)的新的熱點(diǎn)應(yīng)用， 姜維更多的工程師

24、和科學(xué)家研發(fā) 創(chuàng)新的有效工具。五、基于 LXI 的自動(dòng)測試系統(tǒng)發(fā)展歷程： LXI （LAN eXtension for instrumentation ）是一種基于局域網(wǎng)的模塊化測試平 臺標(biāo)準(zhǔn)，它融合了 GPIB儀器的高性能、VXI、PXI儀器的小體積以及 LAN的高吞吐率，并考 慮定時(shí)、觸發(fā)、 冷卻、 電磁兼容等儀器要求。其目的是充分利用當(dāng)今測試技術(shù)的最新成果和 PC機(jī)標(biāo)準(zhǔn)I/O能力，組建靈活、高效、可靠、模塊化的測試平臺?？偩€結(jié)構(gòu)及特征（1）集成更為方便，不需要專門的機(jī)箱和零槽控制器。（2）LXI 模塊既可以單獨(dú)使用，又具備模塊化的特點(diǎn)，可組成功能強(qiáng)大的復(fù)雜測試系統(tǒng)。（3）LXI 模塊可與

25、老的平臺集成在一起，安裝在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架上。（4）LXI 規(guī)?？纱罂尚。〉揭粋€(gè)模塊，大到分布在世界各地，十分靈活。（5）可以利用網(wǎng)絡(luò)界面精心操作，無需編程和其它虛擬面板。（6）LXI 平臺提供對等連接。(7) 測試項(xiàng)目改變時(shí)，LXI在LAN上的連接不必改變，從而縮短了測試系統(tǒng)的組建時(shí)間。(8) 連在LAN上的LXI模塊可采取分時(shí)方式工作，同時(shí)服務(wù)于不同的測試項(xiàng)目。(9) LXI 模塊的通風(fēng)散熱、電磁兼容等方面的設(shè)計(jì)比較簡單。3. 基于 LXI 總線系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(1) 基于以太網(wǎng)是 LXI 的最大特色。 LXI 基于著名的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)，增加儀器系統(tǒng) 需要的規(guī)范、語言、命令、協(xié)議等內(nèi)容，從而構(gòu)成新

26、一代的模塊儀器接口規(guī)范。由于以太網(wǎng) 技術(shù)非常成熟、其錯(cuò)誤檢測、故障定位、長激勵(lì)互聯(lián)、搞通信數(shù)據(jù)率、樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等比現(xiàn) 有計(jì)算機(jī)并行和串行總線優(yōu)越的多，(2) 提高了系統(tǒng)的靈活性并降低了成本( 3) LXI 可用標(biāo)準(zhǔn)的 windows 操作系統(tǒng)， 可以利用通用軟件 C/C+、visual basic 、labview 和VEE等進(jìn)行系統(tǒng)編程，可以利用網(wǎng)絡(luò)界面進(jìn)行操作。( 4)提供分布式測試方式，LXI 設(shè)備可以分布在世界任何地方，從任何地方進(jìn)行訪問?？偩€的應(yīng)用及發(fā)展(1) 日益增長的系統(tǒng)復(fù)雜性和更多的系統(tǒng)協(xié)調(diào)需求(2) 越來越多的采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(3) 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用( 4 )成本限制隨著

27、信息技術(shù)的發(fā)展， 近十年來被測對象發(fā)生了很大的改變， 總的來說， 現(xiàn)在的測試對 象有如下幾個(gè)共同點(diǎn)： 測試對象具有不同等級的分布式特性， 大到分布在幾百上千公里的范 圍內(nèi)， 小到分布在幾十米的范圍內(nèi)； 測試對象越來越復(fù)雜，測試數(shù)據(jù)量大， 為了完成測試任 務(wù)，需要大量的測試設(shè)備，如對3G通信網(wǎng)絡(luò)的測試需要成百上千個(gè)測試設(shè)備；對于某些測試任務(wù)，要求某些測試設(shè)備具有協(xié)同操作的特性，如某些工業(yè)自動(dòng)化的動(dòng)作控制部分要求 100ns 的時(shí)鐘同步性能；某些測試對象需要遠(yuǎn)程測試和控制。自動(dòng)測試總線包括傳統(tǒng)的 GPIB、VXI、PXI 總線，用這些總線構(gòu)建自動(dòng)化測試系統(tǒng)時(shí)測 試節(jié)點(diǎn)數(shù)受限， 且成本較高， 這些總

28、線自身不能構(gòu)建分布式測試系統(tǒng)。 因此傳統(tǒng)的測試總線 由于自身的缺陷不能滿足分布式和復(fù)雜系統(tǒng)的測試需求， 向分布式體系結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變被看作是 解決問題的必然選擇。五、自動(dòng)測試系統(tǒng)的發(fā)展過程自動(dòng)測試系統(tǒng)的發(fā)展過程大體上可分為三個(gè)階段：1. 第一代自動(dòng)測試系統(tǒng)專用型 專用型系統(tǒng)是針對具體測試要求而研制的， 主要用于測試工作量很大的重復(fù)測試， 高可靠性 的復(fù)雜測試，用來提高測試速度或者用于人員難以進(jìn)入的惡劣環(huán)境。第一代自動(dòng)測試系統(tǒng)至今仍在應(yīng)用。 這類系統(tǒng)是從人工測試向自動(dòng)測試邁出的重要的一步，是本質(zhì)上的進(jìn)步。 它在測試功能、 性 能、測試速度和效率，以及使用方便等方面明顯優(yōu)于人工測試。 第一代自動(dòng)測試系統(tǒng)

29、的缺點(diǎn)突出表現(xiàn)在接口及標(biāo)準(zhǔn)化方面，帶來的突出問題是： 復(fù)雜的被測對象的所有功能、性能測試若全部采用專用型自動(dòng)測試系統(tǒng)，則所需要 的自動(dòng)測試系統(tǒng)數(shù)目巨大，費(fèi)用高昂，使保障設(shè)備的機(jī)動(dòng)能力降低。 一旦被測對象退役，為其服務(wù)的一大批專用自動(dòng)測試系統(tǒng)也隨之報(bào)廢。 2第二代自動(dòng)測試系統(tǒng)臺式儀器積木型它是在標(biāo)準(zhǔn)的接口總線的基礎(chǔ)上，以積木方式組建的系統(tǒng)。系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備（計(jì)算機(jī)、可 程控儀器、 可程控開關(guān)等）均為臺式設(shè)備，每臺設(shè)備都配有符合接口標(biāo)準(zhǔn)的接口電路。組裝系統(tǒng)時(shí)， 用標(biāo)準(zhǔn)的接口總線電纜將系統(tǒng)所含的各臺設(shè)備連在一起構(gòu)成系統(tǒng)。這種系統(tǒng)組建方便，組建者一般不需要自己設(shè)計(jì)接口電路。 積木式特點(diǎn)使得這類系統(tǒng)更改、 增減測試內(nèi)容很 靈活，而且設(shè)備資源的復(fù)用性好。系統(tǒng)中的通用儀器既可作為自動(dòng)測試系統(tǒng)中的設(shè)備來用， 亦可作為獨(dú)立的儀器使用。 應(yīng)用一些基本的通用智能儀器可以在不同時(shí)期， 針對不同的要求， 靈活地組建不同的自動(dòng)測試系統(tǒng)。 組建這類自動(dòng)測試系統(tǒng)普遍采用的接口總線為可程控儀器 的通用接口總線GPIB（ General Purpose Interface Bus），在美國亦稱此總線為 IEEE