從今天開始，虹科測試測量團隊将為大家帶來關于PXI總線相關的一系列科普性文章，如感興趣歡迎聯系進行交流：[email protected]。今天主要介紹2部分内容，給大家介紹下PXI的背景和曆史，以及關于PXI機箱的整體介紹。
目錄
一、PXI的背景與曆史
二、PXI機箱
一、PXI的背景與曆史
PXI是一種子產品化儀器系統，設計上利用了PCI和PCIe總線系統資料高傳輸速率的優點。該标準為開放式标準，是以任何廠商遵照此标準都可以設計生産合規的産品，同時該标準的内容用于確定來自不同制造商的子產品能在來自任何制造商的機箱裡正常運作。
PXI标準定義了PXI相容産品應該具備的機械，電氣和軟體接口，進而確定将系統內建和軟體成本降到最低，同時允許多廠商的産品可以無縫內建在同一套系統中。無論使用者的控制器是安裝在PXI機箱内的嵌入式控制器還是一台單獨的計算機，使用中的PXI系統就如同将使用者的控制器端的PCI或PCIe插槽進行擴充。
2005年，此标準擴充為可覆寫兩種PCI總線的實體實作：分别是PCI(後來經常被稱作經典PCI)和PCIe。這兩種總線的大部分軟體可相容，但機械和電氣接口部分不相容。兩個版本分别被定義為PXI和PXIe，其中PXI使用PCI的多點并行總線結構，PXIe使用點到點的PCIe串行接口。機箱可以設計為在同一實體插槽支援兩種接口方式，進而提供對任何形式子產品的支援。通常用縮寫PXI(e)作為同時支援PXI和PXIe的說明。
PXI的子產品封裝形式是以cPCI标準為基礎，但是增加了用于支援觸發功能的引腳和PXI本地總線。
帶有儀器功能的PXI子產品安裝在機箱裡，此機箱可以包含獨立的控制器或PCI(e)到PXI(e)的橋接控制器，橋接控制器在PXI機箱與計算機間實作高速通訊連接配接。
多數PXI儀器子產品是簡單的寄存器基産品，通過驅動軟體配置成可用的儀器，進而可以很好地利用不斷提高的計算機性能優勢來提高硬體的存取速度，同時簡化子產品中嵌入式的軟體。工作模式為通過與系統控制器的作業系統相相容的軟體驅動，利用中央控制器來實作“智能”系統。
cPCI(CompactPCI) 和PXI子產品可以互換使用－它們可以用于cPCI機箱也可以用于PXI機箱－但是将PXI子產品安裝到cPCI 機箱中将失去PXI子產品特有的硬體觸發功能和本地總線。然而實際應用中，有大量PXI子產品并不支援硬體觸發或本地總線。
自PXI标準和PXIe标準推出以來，增加了兩個附加的選項：一個是PXImc(PXI MultiComputing)；另一個是針對PXI(e)機箱的觸發總線管理系統。迄今為止這些都不曾被廣泛采用，但是最近有幾個制造商對觸發總線管理表現出極大的興趣。
二、PXI機箱
PXI機箱提供了用來安裝PXI子產品和給子產品強制空氣冷卻的機械結構，同時提供了DC電源，PCI總線以及PXI特有的功能。通常機箱設計為可以容納3U或6U的PXI子產品，6U子產品的高度相當于2個3U子產品的高度。通常3U子產品通過一個擴充卡就可以安裝于6U機箱中。PXI标準允許設計可同時容納3U和6U子產品的機箱，但迄今為止3U的子產品尺寸仍占主導地位。
PXI機箱可以容納cPCI子產品，但是不支援cPCI子產品特有的功能(如：後I/O)。
PXI規範支援連接配接到時鐘為33MHz和66MHz的32位和64位PCI總線，以確定各自的理論總線速率達到132Mb/秒至528Mb/秒，這遠遠超過了通過GPIB和通過VXI接口的傳輸速度。
規範中允許每個33MHz的PCI總線分段最多包含8個插槽，或者每個66MHz的PCI總線分段最多包含5個插槽。這并未限制機箱裡可用的插槽數量，因為更大規模的機箱中通過PCI-PCI橋可以把多個分段互相連接配接起來。每個PCI橋需要在互相連接配接的兩個分段中各占用一個槽位的電路連接配接。
很多PXI的機箱和子產品都隻支援33MHz的操作——66MHz背闆的結構複雜(需要更多的擴充橋以使其不超過總線分段的限制)，這意味着速度的提高導緻成本增加但對使用者的幫助有限，因為在測試系統中背闆的速度極少成為瓶頸因素。幾乎所有的PXI子產品僅支援32位的連接配接而不支援64位的連接配接，同時PXI标準也允許機箱僅支援32位的連接配接。
對于33MHz的系統可以通過一個PCI橋實作14槽的機箱(1槽與13個外設插槽)——其中PCI橋占用兩個PCI端口(每個總線分段中占用一個)。
支援66MHz的機箱比較少見，因為每個PCI段上可用的插槽數量太少——14槽機箱需要三個PCI橋而不是一個，因而大幅增加成本。此外，隻要系統中有一個子產品不支援66MHz的操作則時鐘被自動限制為33MHz。而市場上支援66MHz(或64位)的PXI子產品非常罕見。
大多數機箱支援64位總線，但是标準中也允許僅支援32位，且必須在資料表中加以說明。這種情況通常用于便攜裝置以降低電源消耗。
由于受到子產品和機箱的限制，大部分PXI系統為運作于33MHz的32位系統，這在降低系統成本的同時也限制了帶寬，因而無法達到PXI的标稱速度。
PCI橋對于PXI機箱的使用者是透明的，但是如果兩個子產品要通過觸發總線傳送觸發信号時存在額外的困難點，因為觸發總線不能直接穿過PCI橋。星形觸發可以通過線路穿過第一個PCI橋但是連接配接數量受限。
當某裝置需要使用通過觸發總線相連接配接的兩個獨立子產品時，如果兩個子產品處于PCI橋的兩側，則裝置的操作可能變得複雜甚至失敗。是以最好避免這樣放置子產品。有一份新的文檔對軟體進行了規範化，使其可以控制所有可用的觸發總線連接配接，但是并未指定觸發總線連接配接，也沒有對其功能進行規定。
PCI橋的位置通過豎直短線在背闆上和機箱的槽位序号處進行标示。PCI橋在分段間傳送資料時會産生1個時鐘的延遲。
PXI規範并沒有嚴格規定PXI機箱的構成，但必須包含規範中要求具備的元件。由于這個原因，PXI機箱的性能各有不同，使用者需要根據自己的需求來選擇合适的産品。需要考慮的事項如下：
- 系統所需子產品的數量。機箱太大則相應的尺寸也大并且價格昂貴，機箱過小則需要同時使用多個。
- 系統所需子產品的尺寸(3U和6U)。如果需要同時使用6U子產品和3U子產品則需要使用混合尺寸的機箱，以同時支援不同高度的子產品。需要注意3U子產品可以插入6U插槽，并且能夠運作良好，但可能需要适當的機械裝置進行固定。某些機箱可能允許3U子產品的雙疊加應用——将兩個3U子產品安裝在一個6U插槽中。
- 診斷功能。支援對電源和風扇持續監測以確定其狀态正常。
- 電源容量。太小的電源無法支援高耗電的子產品。某些測試系統可能對某一路電源有較高要求，例如與僅測試邏輯電路的系統相比，某些模拟或者射頻功能需要±12V電壓軌能夠提供更大電流供應。依照2.1版規範設計的機箱可能提供比按此前版本規範設計的機箱更多的電源。另有一個小功率版本的規範，與全電源規範相比機箱的功耗更低。
- 風扇氣流容量影響PXI子產品的冷卻速率，并且影響每個子產品的最大功耗。風扇轉速控制器可以降低正常溫度下機箱的聲學噪聲，并且降低測試系統中溫度的波動，但是在實際使用中此功能并非決定因素。如果用于辦公環境中，并且子產品自身發熱不高，則更适合選用制冷量較低且聲學噪聲較低的機箱。風扇氣流容量訓示的是風扇的性能而不一定表示實際機箱中的空氣流量——實際空氣流量還與機箱中安裝的子產品有關，不同的子產品具有不同的風阻特性。
- 内置顯示器可以幫助使用者監視測試過程，但需要占據一些機箱空間。内置顯示器在設計和開發階段可能比較有幫助，但當測試系統部署于自動測試環境中後就基本不再需要。隻有極少數應用需要在機箱中包含顯示器。
- 包含其它驅動器，例如CD或者DVD。這是為了直接載入程式或者大量資料，同樣這些配置在PXI(e)系統中也不常見。
- 如果必須使用硬體觸發，需要機箱支援跨越總線分段的觸發總線。