PXI PK工控機：孰勝孰劣？-基礎電子

精品文檔-下載后可編輯PXIPK工控機：孰勝孰劣？-基礎電子1機械特性比較

PXI機箱和設備是為承受工業(yè)與野外環(huán)境而設計的。模塊都具有牢固的接插端，可以抵抗撞擊與振動。為了保護電路，機箱內(nèi)還設有額外的冷卻裝置。此外，設備都是從機箱的前面拆卸，方便維護與升級。

2堅固性設計

PXI規(guī)范要求所有的設備都經(jīng)過環(huán)境測試。廠家建議進行濕度、撞擊和振動測試。這些測試可以令工程師掌握更多的信息，從而為其應用選擇符合標準的設備。PXI系統(tǒng)適合用于生產(chǎn)測試或野外環(huán)境，因為它們正是為承受這樣的環(huán)境而設計的。

PXI機箱內(nèi)的模塊導軌就是堅固性的例證。上下兩側的導軌可以牢牢地固定PXI模塊。這種安裝方式減輕了背板上的承受力，也使模塊免受撞擊和振動。模塊的面板也可以用面板螺絲固定到機箱上，進一步防止松動。在工業(yè)計算機中，板卡通常是以夾在接口部分兩側的插槽及卡沿和機箱的連接來固定的。僅僅兩個接觸點，其中之一還是背板，使板卡極有可能在惡劣的環(huán)境下抖動移位。PXI的接插端部分也比PCI的更寬，更長。

，PXI機箱通常在背板上只有很少的電路，這樣當任何電路需要更換的時候維護都非常簡單。工業(yè)計算機有兩種設計。種是使用主動背板，即計算機主板是背板的一部分。這種情況下如果主板出現(xiàn)問題，整個計算機都要更換。第二種設計是使用被動背板，上面只有PCI-PCI橋。這種設計中要用到單板計算機（SBC）。SBC插入背板中一個類似PCI接口的接觸端。這種設計顯然比嵌入式PXI控制器更容易振動和顫震。

3冷卻

PXI規(guī)范對冷卻具有嚴格的要求。限度，外設模塊也要冷卻到和工業(yè)計算機同一等級。PXI必須帶有強制冷卻裝置，產(chǎn)生特定方向的氣流，以均勻冷卻所有模塊。而大多數(shù)工業(yè)計算機使用的冷卻裝置由一到兩個風扇構成，通常無法均勻冷卻主板與外設板卡。均衡的冷卻可以延長模塊或板卡的使用壽命，從而降低系統(tǒng)壽命內(nèi)的平均維護成本。，所有的PXI設備都經(jīng)過測試，清楚標明工作和存放時的正常溫度。因此，用戶可以對所開發(fā)的系統(tǒng)更加了解，并知道是否需要做額外的測量，以保證系統(tǒng)在適當?shù)沫h(huán)境下工作。

4維護

PXI平臺有專為簡化維護的設計。所有的模塊和接線端都在機箱的前面。每個模塊的前面都有一個手柄，幫助用戶正確正確插入，而且方便拆卸。兩個導軌確保模塊對齊，以免背板上的針被損壞。用戶可以拆下機箱中的一個模塊而不影響到系統(tǒng)的其它部分。

工業(yè)計算機的維護通常很耗時。首先，要卸下機柜上固定用的螺絲，向外抽拉，取下計算機。而且，像前面提到的，如果連接電纜不夠長，所有的電纜都必須從PCI板卡上拔下。然后要打開機箱蓋，才能卸下PCI板卡。

5升級

由于PXI系統(tǒng)的模塊化，升級單個組件很容易。比方說，某用戶希望升級到更快的處理器，他可以拆下控制器進行更換。因為所有的設備都支持標準軟件，所以只要在新的控制器里裝上軟件和驅動程序，然后插回機箱內(nèi)就可以了。這些變化對使用者來說幾乎是透明的。

通常，對于工業(yè)計算機的設置，升級處理器意味著用戶需要拆除計算機里所有的板卡，然后更換整個計算機或主板。這樣的升級過程將耗費不少時間和支出，而且很復雜。

6電氣性能比較

PXI機箱有許多專為測試和測量工程設計的電氣特性。其中很重要的一項就是I/O的易擴展性。有的大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要盡可能高的帶寬，這一點則顯得極為重要。第二項特性是PXI背板上的10MHz專用系統(tǒng)時鐘，提供更高的精度與更佳的鎖相環(huán)。為了使觸發(fā)更加，機箱還具備總線型的觸發(fā)線。槽與槽之間局部總線的設計節(jié)省了PCI的帶寬。，當一些方案需要10MHz以上的觸發(fā)時，可以使用非常的星形觸發(fā)。工業(yè)計算機則沒有這些內(nèi)置的電氣特性。PCI總線的速度從0到66MHz不等，且設備間的通信也通過PCI。這樣的系統(tǒng)從準確同步和觸發(fā)的角度來說都是很不可靠的。

7I/O擴展

PXI系統(tǒng)的設計具有很好的可擴展性。PXI背板在每個33MHz總線區(qū)段上可以集成7個模塊，而工業(yè)計算機只能有4個。通過PCI-PCI橋，一個機箱內(nèi)可以容納很多板卡。使用MXI-3接口，用戶可以輕易地。理論上，基于33MHz總線區(qū)段的系統(tǒng)插槽上限是256個。在前面的介紹中也提到過，工業(yè)計算機的PCI-PCI橋比較多。這就意味著帶寬的損耗更大，然則整個系統(tǒng)的性能都會受到明顯的影響。

8專用系統(tǒng)時鐘

PXI背板上內(nèi)置有一個10MHz的專用系統(tǒng)時鐘。這個高質量的時鐘用于模塊間的同步，具有很低的槽間偏移信號。然而，如果工業(yè)計算機或其它任何系統(tǒng)上的板卡要實現(xiàn)類似的同步，就必須將板卡上各自用于定時和觸發(fā)的時鐘信號源和觸發(fā)總線以電纜連接起來。

對于工業(yè)計算機，每個設備的時鐘質量和精度都不相同，和計算機機箱的時鐘相比或高或低。但是由于這些時鐘信號都通過總線連接在一起，它們的偏移（通常是納秒級）就比機箱時鐘的偏移（通常是皮秒級）更大，而且信號也不帶屏蔽。而PXI的系統(tǒng)時鐘使用了一塊低偏移、扇出式的緩沖芯片，從本質上給每個槽提供一個的時鐘，使質量得到保證。而且，由于PXI上的時鐘線是內(nèi)置于背板上的，它們就比外部的連線享有更好的屏蔽。

9總線式觸發(fā)線

在用到觸發(fā)時，PXI的觸發(fā)信號可以從背板上通過，用戶不必像在計算機上那樣將板卡用電纜連接起來。PXI背板上有八根專用的觸發(fā)線，與包括系統(tǒng)控制器槽在內(nèi)的每個槽相連。有了這些特性，用戶可以實現(xiàn)更加復雜的模塊觸發(fā)，例如用一個模塊觸發(fā)另一個，或是異步觸發(fā)等。異步觸發(fā)允許以別處發(fā)生的事件觸發(fā)一個模塊。，通過很多新款的模塊，可以將觸發(fā)信號引入機箱，或從機箱引出。

10槽間局部總線

PXI總線允許相鄰槽位上的模塊通過專用的連線相互通信，而不占用真正的總線。這些連線構成了PXI的局部總線。局部總線是一種菊花鏈形式的互連總線，將每個外設槽與其左右兩邊相鄰的外設槽連接。因此，每個槽的右側局部總線與其右邊鄰槽的左側局部總線相連，并以此規(guī)律延伸。局部總線的寬度為13線，可用于在模塊間傳遞模擬信號或者提供高速的旁帶通信途徑，而不影響PCI的帶寬。這一特性對于涉及模擬信號的數(shù)據(jù)采集卡和儀器類板卡非常有用。

局部總線信號的范圍可以從高速的TTL信號到高達42V的模擬信號。這些連線非常，偏移很小，可用于一些高端的操作。必須注意的是，這些線在PCI總線或工業(yè)計算機上都是沒有的。

那么第二槽（Slot2）的左側局部總線怎么辦呢？將這13條線引到系統(tǒng)控制器是沒有意義的。于是，這些線被設計用于實現(xiàn)星形觸發(fā)。

11星形觸發(fā)

PXI規(guī)范指明，背板的布線必須符合特定的要求——即由星形觸發(fā)槽發(fā)出的觸發(fā)信號通過星形觸發(fā)線傳送到每個模塊的時間相等，致使各個模塊間的觸發(fā)關系都非常。星形觸發(fā)是一種高精度的觸發(fā)信號，可以觸發(fā)一個機箱內(nèi)的所有模塊。盡管也可以用普通的PXI觸發(fā)總線同步這些模塊，但星形觸發(fā)提供的性能更佳。尤其值得一提的是，星形觸發(fā)的信號偏斜小于1納秒，而從星形觸發(fā)槽到外設槽之間的時延也不超過5納秒。

要使用星形觸發(fā)，必須在第二槽中放入一個能夠產(chǎn)生星形觸發(fā)信號的模塊。第二槽是專門放置星形觸發(fā)控制器的（盡管在不需要星形觸發(fā)的應用中，置于第二槽的任何標準模塊都能正常工作）。被觸發(fā)的模塊也要設計為能夠接收星形觸發(fā)信號。從機箱內(nèi)任何槽位發(fā)出的觸發(fā)信號通過標準的PXI觸發(fā)總線也能實現(xiàn)同樣的功能，但是時間精度就比較低。

12軟件比較

軟件要求是PXI規(guī)范的另一個特性。所有的PXI硬件必須至少支持Windows95、Windows98、WindowNT或Windows2000四個操作系統(tǒng)中的一個。規(guī)范還指出，考慮到有一些其它的操作系統(tǒng)也能夠提供和當前體系同樣程度的軟件支持面，正被廣泛接受，它們有可能被加入到PXI體系中。

控制器和設備必須符合Iplugplay標準，并與VISA軟件兼容。另外，隨模塊必須提供驅動軟件，這樣模塊間就能夠進行標準通信，也可以縮短工程師的開發(fā)時間。像I這樣的早期平臺就沒有這些要求，這意味著工程師們不得不為每個設備花費幾個月的時間去開發(fā)儀器驅動程序。PXI迫使生產(chǎn)商花時間完成驅動程序的開發(fā)，這樣就可以為用戶節(jié)省相當可觀的時間。

，PXI系統(tǒng)附帶的。ini文件簡化了系統(tǒng)設置。雖然這些文件的潛在作用還沒有完全實現(xiàn)，但它們確實已經(jīng)提供了諸如在設置軟件中識別槽位等附加功能。

工業(yè)計算機沒有這樣的軟件規(guī)范。雖然不少PCI設備也能在Windows環(huán)境下工作，它們卻不一定能和VISA兼容，也不一定附有驅動軟件。這樣用戶就可能為代碼兼容性問題頭痛不已，還不得不投入可觀的時間和費用去開發(fā)他們自己的驅動程序。

13價格比較

PXI系統(tǒng)的設計降低了配置安裝和維護的成本。得益于系統(tǒng)的模塊化，其平均維修耗時比其它平臺都短。系統(tǒng)堅固的設計也旨在延長控制器與模塊的工作壽命。

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