7 虚拟仪器系统集成的总线技术

《虚拟仪器技术》《虚拟仪器技术》

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7 7 虚拟仪器系统集成的总线技术虚拟仪器系统集成的总线技术

7.1 7.1 总线的概述总线的概述 7.2 GPIB7.2 GPIB 总线总线 7.3 VXI7.3 VXI 总线总线 7.4 PXI7.4 PXI 总线总线 7.5 7.5 网络化总线技术网络化总线技术


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7.1 7.1 总线的概述总线的概述总线的定义和分类总线的定义和分类 11 ．总线的定义．总线的定义总线是连接有若干设备并进行信号传送的一条信号总线是连接有若干设备并进行信号传送的一条信号

线或一组信号线，或者说，总路线是实现将信号从一个源或多线或一组信号线，或者说，总路线是实现将信号从一个源或多个源传送至一个目的地或多个目的地的一条或多条导线。个源传送至一个目的地或多个目的地的一条或多条导线。

总线就是一种符合某些标准的通信连接线路及其总线就是一种符合某些标准的通信连接线路及其接口的总称。“公用”和“标准”是总线的两大特点。接口的总称。“公用”和“标准”是总线的两大特点。


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22 ．总线的分类．总线的分类常见的分类法及类型如下：常见的分类法及类型如下： ·· 按其传送数据的方式分，可分为串行总线和并行总线；按其传送数据的方式分，可分为串行总线和并行总线； ·· 按应用层次分，可分为片内总线、片间（板内）总线、按应用层次分，可分为片内总线、片间（板内）总线、

内部（模板、机箱）总线、外部（设备互连）总线、现场内部（模板、机箱）总线、外部（设备互连）总线、现场总线及网络总线等；总线及网络总线等；

·· 按总线的作用域分，可分为全局总线和本地总线（按总线的作用域分，可分为全局总线和本地总线（ LocaLocal Busl Bus ）；）；

·· 按标准化程度分，可分为标准总线和非标准化（专用）按标准化程度分，可分为标准总线和非标准化（专用）总线；总线；

·· 按总线传送的信息种类分，可分为地址总线、数据总线、按总线传送的信息种类分，可分为地址总线、数据总线、控制总线、电源总线、模拟信号总线及标准信号总线等。控制总线、电源总线、模拟信号总线及标准信号总线等。

·· 按用途分，可分为计算机总线、测控总线和外设总线按用途分，可分为计算机总线、测控总线和外设总线


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11 ）内部总线和外部总线）内部总线和外部总线 (1)(1) 片内总线片内总线每片比较复杂的集成电路芯片内部都含有数万个元每片比较复杂的集成电路芯片内部都含有数万个元

部件，这些元部件采用总线结构互连在一起，这一级的总部件，这些元部件采用总线结构互连在一起，这一级的总线由于在芯片内被称为片内总线。线由于在芯片内被称为片内总线。

(2)(2) 片间总线片间总线片间总路线是指在模板上的各芯片之间的连接总线，片间总路线是指在模板上的各芯片之间的连接总线，

用于芯片一级的互连。用于芯片一级的互连。（（ 33 ）内总线（模块总线））内总线（模块总线）内总线又称为模块总线，指模块式仪器机箱内的底板内总线又称为模块总线，指模块式仪器机箱内的底板

总线，用来实现系统机箱中各种功能模块之间的互连，并总线，用来实现系统机箱中各种功能模块之间的互连，并构成测控系统。构成测控系统。

（（ 44 ）外总线）外总线计算机与外围设备之间，计算机与控制设备之间，计计算机与外围设备之间，计算机与控制设备之间，计

算机与可程控仪器之间，计算机与机箱及功能组件之间，算机与可程控仪器之间，计算机与机箱及功能组件之间，计算机与计算机之间的相互关系，从物理形体上看，它们计算机与计算机之间的相互关系，从物理形体上看，它们属于不同的物理形体。属于不同的物理形体。


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22 ）并行总线与串行总线）并行总线与串行总线（（ 11 ）并行传送方式在数据传输时，如果一个数据编码字）并行传送方式在数据传输时，如果一个数据编码字

符的所有各位都并排传输，同时发送，又同时被接收，则符的所有各位都并排传输，同时发送，又同时被接收，则将这种传送方式称为并行传送方式。将这种传送方式称为并行传送方式。

22 ）串行传送方式在数据传输时，如果一个数据编码字符）串行传送方式在数据传输时，如果一个数据编码字符的各位不是同时发送，而是按一定顺序，一位接着一位在的各位不是同时发送，而是按一定顺序，一位接着一位在信道中被发送与接收，则称之为串行传送方式。信道中被发送与接收，则称之为串行传送方式。


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总线标准与标准总线总线标准与标准总线 11 ．总线标准．总线标准为了充分发挥总线的作用，每个总线标准都必为了充分发挥总线的作用，每个总线标准都必

须具有具体和明确的规范说明，通常包括如下几个方面的须具有具体和明确的规范说明，通常包括如下几个方面的技术规范或特性。技术规范或特性。

（（ 11 ）机械特性）机械特性（（ 22 ）电气特性）电气特性（（ 33 ）功能特性）功能特性（（ 44 ）过程特性）过程特性


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22 ．标准总线．标准总线 11 ）标准总线的产生）标准总线的产生标准总线的产生通常有以下两中途径：标准总线的产生通常有以下两中途径：① ① 某计算机制造厂家（或公司）在研制本公司的微机系统某计算机制造厂家（或公司）在研制本公司的微机系统

时所采用的一种总线，由于其性能优越，得到用户普遍接时所采用的一种总线，由于其性能优越，得到用户普遍接受，逐渐形成一种被业界广泛支持和承认的事实上的总线受，逐渐形成一种被业界广泛支持和承认的事实上的总线标准。标准。

② ② 在国际标准组织或机构主持下开发和制定的总线标准，在国际标准组织或机构主持下开发和制定的总线标准，公布后由厂家和用户使用。公布后由厂家和用户使用。

22 ）采用标准总线的优点）采用标准总线的优点①① 具有开放性，简化系统设计；简化系统结构，提高系统可具有开放性，简化系统设计；简化系统结构，提高系统可靠性；靠性；

②② 具有互换性，便于系统的扩展和更新；能得到多家厂商的具有互换性，便于系统的扩展和更新；能得到多家厂商的支持，便于生产和维修，经济性好。支持，便于生产和维修，经济性好。


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测控总线测控总线 11 ．测控总线的类型．测控总线的类型 11 ）测控机箱底板总线（内总线））测控机箱底板总线（内总线）测控机箱底板总线是指组成测控系统各种机箱的底板总测控机箱底板总线是指组成测控系统各种机箱的底板总

线。线。 22 ）测控机箱与计算机互连总线（外总线））测控机箱与计算机互连总线（外总线）测控机箱与计算机互连总线是指连接测控机箱（或机测控机箱与计算机互连总线是指连接测控机箱（或机柜）和计算机的总线，这些测控机箱（或机柜）是独立于柜）和计算机的总线，这些测控机箱（或机柜）是独立于计算机的，互连总线的连接组成计算机控制的测控系统或计算机的，互连总线的连接组成计算机控制的测控系统或测控网络。测控网络。


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（（ 11 ）串行总线）串行总线串行总线通常是指按位串行传送数据的通路。串行总线通常是指按位串行传送数据的通路。（（ 22 ）并行总线）并行总线并行传输优于串行传输的主要特征在于它为并行传输优于串行传输的主要特征在于它为 CPUCPU 与与

外部设备之间的信息传输提供了类似于访问存储器的工作外部设备之间的信息传输提供了类似于访问存储器的工作方式，通过并行输入方式，通过并行输入 // 输出端口与外部设备进行信息交换，输出端口与外部设备进行信息交换，具有较高的速率和简单的协议。具有较高的速率和简单的协议。

33 ）现场总线）现场总线所谓现场总线，是指计算机网络与生产过程专用网络所谓现场总线，是指计算机网络与生产过程专用网络

或工业控制网络，以及与生产现场基层的自动化设备之间或工业控制网络，以及与生产现场基层的自动化设备之间传送信息的公共通路传送信息的公共通路


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测控总线的发展趋势为：测控总线的发展趋势为： ① ① 在机箱底板总线中，在机箱底板总线中， VXIVXI 总线总线 Compact PCICompact PCI 和和 PP

XIXI 总线代表着这类总线当前的水平，相应产品正在迅速总线代表着这类总线当前的水平，相应产品正在迅速发展之中；发展之中；

② ② 在互连总线中，低速系统中在互连总线中，低速系统中 GPIBGPIB 总线使用的时间总线使用的时间很长了，很长了， MXIMXI 总线将作为总线将作为 VXIVXI 机箱与计算机的标准总线；机箱与计算机的标准总线；串行总线，如串行总线，如 USBUSB 总线、总线、 IEEE 1394IEEE 1394 总线等，在传输速总线等，在传输速率上取得了重要突破，且价格便宜，有可能逐步代替现有率上取得了重要突破，且价格便宜，有可能逐步代替现有的其他并行或串行互连总线，并成为测量和仪器网络总线的其他并行或串行互连总线，并成为测量和仪器网络总线之一。之一。

③ ③观场总线将进一步融合网络新技术，朝着开放统一观场总线将进一步融合网络新技术，朝着开放统一的方向发展。的方向发展。


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22 ．测控总线的性能指标．测控总线的性能指标（（ 11 ）总线宽度）总线宽度总线宽度主要是指数据总线的宽度，以位（总线宽度主要是指数据总线的宽度，以位（ bitbit ）为）为单位。单位。

（（ 22 ）寻址能力）寻址能力寻址能力主要是指地址总线的位数及所能直接寻址的寻址能力主要是指地址总线的位数及所能直接寻址的存储器空间的大小。存储器空间的大小。

（（ 33 ）总线频率）总线频率总线周期是微处理器完成一步完整操作的最小时间单总线周期是微处理器完成一步完整操作的最小时间单

位。位。（（ 44 ）数据传输率）数据传输率总线的数据传输率（也称为总线带宽）是指在某种数总线的数据传输率（也称为总线带宽）是指在某种数

据传输方式下，总线所能达到的数据传输速率，即每秒传据传输方式下，总线所能达到的数据传输速率，即每秒传送的字节数，单位为送的字节数，单位为 MB/sMB/s


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（（ 55 ）总线的定时协议）总线的定时协议 ① ① 同步总线定时同步总线定时 ② ②异步总线定时异步总线定时 ③ ③半同步总线定时半同步总线定时（（ 66 ）热插拔）热插拔测控总线的热插拔即允许带电拔插工作中的基于该测测控总线的热插拔即允许带电拔插工作中的基于该测

控总线的板卡，要求带电插拔板卡而不影响系统运行，以控总线的板卡，要求带电插拔板卡而不影响系统运行，以便维修故障板卡或重新配置系统。便维修故障板卡或重新配置系统。

（（ 77 ）即插即用）即插即用即插即用（即插即用（ Plug and PlayPlug and Play ，简称，简称 PnPPnP ）是指计算机）是指计算机

系统所拥有的自动配置扩展板卡及其他设备的能力。系统所拥有的自动配置扩展板卡及其他设备的能力。（（ 88 ）负载能力）负载能力负载能力是指总线上所有能挂接的器件个数。负载能力是指总线上所有能挂接的器件个数。


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7.2 GPIB7.2 GPIB 总线总线 GPIBGPIB 总线概述总线概述 11 ．． GPIBGPIB 总线的发展历程总线的发展历程 GPIBGPIB （（ General Purpose Interface BusGeneral Purpose Interface Bus ）源于惠普公司）源于惠普公司

于于 19651965年提出的年提出的 HP-IBHP-IB 总线总线 22 ．． GPIBGPIB 系统的连接方式系统的连接方式（（ 11 ）级联方式）级联方式只需要一台计算机，计算机和测控设备及测控设备之只需要一台计算机，计算机和测控设备及测控设备之

间都通过间都通过 GPIBGPIB 标准电缆连接。标准电缆连接。（（ 22 ）组网连接方式）组网连接方式每台测试仪器各由一台计算机控制，所有的计算机每台测试仪器各由一台计算机控制，所有的计算机

组网，由一台主控计算机控制各采集计算机进行数据采集组网，由一台主控计算机控制各采集计算机进行数据采集


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GPIBGPIB 总线的主要特征总线的主要特征

11 ．总线型连接方式．总线型连接方式测试系统内计算机和所有仪器均通过一组标准并行外测试系统内计算机和所有仪器均通过一组标准并行外

总线相互连接，配有标准接口的仪器可以方便地接入系统，总线相互连接，配有标准接口的仪器可以方便地接入系统，仪器数量的增减不影响其他仪器的连接。仪器数量的增减不影响其他仪器的连接。

22 ．总线构成．总线构成 IEEE 488IEEE 488 总线包括总线包括 1616 条信号线，其中条信号线，其中 88 条数据线，条数据线， 55 条条

接口管理线和接口管理线和 33 条挂钩线。总线采用条挂钩线。总线采用 2424脚插头座。脚插头座。 33 ．器件容量．器件容量包括计算机在内，系统内可连接的设备数目最多包括计算机在内，系统内可连接的设备数目最多 1515 个，个，

这主要受目前这主要受目前 TTLTTL 接口驱动器最大驱动电流的影响。接口驱动器最大驱动电流的影响。


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44 ．地址容量．地址容量系统中每一个仪器都设置有一个地址，系统中每一个仪器都设置有一个地址， IEEE488IEEE488 规定规定

采用采用 5bit5bit 来编地址，得到来编地址，得到 25=3225=32 个地址。个地址。 55 ．数据传输方式．数据传输方式 IEEE 488IEEE 488 总线是一种异步双向型总线，按照位并行和字节总线是一种异步双向型总线，按照位并行和字节

串行方式传输数据，采用三线挂钩技术控制数据交换串行方式传输数据，采用三线挂钩技术控制数据交换 66 ．传输距离．传输距离整个系统的连接电缆的最大长度为整个系统的连接电缆的最大长度为 20m20m 。。 77 ．接口功能．接口功能仪器与接口系统之间的每一种交互作用称为一种接口功仪器与接口系统之间的每一种交互作用称为一种接口功

能能


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88 ．工作方式．工作方式 33 种工作方式为： “听者”功能种工作方式为： “听者”功能 ,“,“讲者”功能讲者”功能 ,“,“ 控者”控者”

方式。方式。 99 ．通信的控制与管理．通信的控制与管理采用主从方式，由控者任命讲者与听者，由控者处理采用主从方式，由控者任命讲者与听者，由控者处理服务（中断）请求。服务（中断）请求。

1010 ．控制转移与听讲变换．控制转移与听讲变换系统中有一个系统控者，任何一段时间还要有一个责系统中有一个系统控者，任何一段时间还要有一个责任控者。任控者。

1111 ．． GPIBGPIB 的可扩展性的可扩展性控者可以使设备处于远地方式或本地方式。控者可以使设备处于远地方式或本地方式。


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GPIBGPIB 接口功能接口功能 11 ．讲功能（．讲功能（ TT 功能）功能）讲功能是指通过接口总线向别的设备发送信息的功能。讲功能是指通过接口总线向别的设备发送信息的功能。 22 ．听功能（．听功能（ LL 功能）功能）听功能是指通过总线接收其他设备送来的信息的功能。听功能是指通过总线接收其他设备送来的信息的功能。 33 ．控功能（．控功能（ CC 功能）功能）控功能是指管理系统通信的功能。控功能是指管理系统通信的功能。 44 ．源握手功能（．源握手功能（ SHSH 功能）功能）源握手功能实质是一种配合控者功能和讲者功能同步地完成源握手功能实质是一种配合控者功能和讲者功能同步地完成

发送接口信息和设备信息的功能。发送接口信息和设备信息的功能。 55 ．听者握手功能（．听者握手功能（ AHAH 功能）功能）听者握手功能是一种配合听者功能可靠地接收设备信息和接听者握手功能是一种配合听者功能可靠地接收设备信息和接

口信息的功能。口信息的功能。


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66 ．服务请求功能（．服务请求功能（ SRSR 功能）功能）该功能使设备能在出现溢出、过载、超量程、精度低、失锁、该功能使设备能在出现溢出、过载、超量程、精度低、失锁、错码等情况时及时地向控者发出服务请求。错码等情况时及时地向控者发出服务请求。

77 ．并行查询功能（．并行查询功能（ PPPP 功能）功能）当控者接到服务请求后，就要对诸设备逐个查询，以便确定当控者接到服务请求后，就要对诸设备逐个查询，以便确定

是哪一台设备提出了服务请求，此操作过程称为串行查询。是哪一台设备提出了服务请求，此操作过程称为串行查询。 88 ．远控．远控 // 本地功能（本地功能（ R/LR/L 功能）功能）当设备的工作受设备自身面板上的开关、旋钮等控制时称为当设备的工作受设备自身面板上的开关、旋钮等控制时称为

“本地控制”，而通过总线受控于系统控者时，则称为“本地控制”，而通过总线受控于系统控者时，则称为“远地控制”。“远地控制”。

99 ．设备清除功能（．设备清除功能（ DCDC 功能）功能）本功能使设备在接收到控者发来的清除命令后，返回到预定本功能使设备在接收到控者发来的清除命令后，返回到预定

的初始状态。的初始状态。1010 ．设备触发功能（．设备触发功能（ DTDT 功能）功能）


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GPIBGPIB 接口总线组成接口总线组成 11 ．． GPIBGPIB 系统构成系统构成


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22 ．． GPIBGPIB 接口信号接口信号按按 GPIBGPIB 信号线的作用可分为三组。信号线的作用可分为三组。（（ 11 ）） 88根双向数据输入根双向数据输入 // 输出总线输出总线输入输入 // 输出总线（输出总线（ DIO1~DIO8DIO1~DIO8 ）用于进行双向、异）用于进行双向、异步、互锁地传输地址信息和数据（步、互锁地传输地址信息和数据（ 88 位）、命令（位）、命令（ 77 位）。位）。

（（ 22 ）） 33根通信联络线根通信联络线通信联络线用做通信双方数据传输过程中的应答信号通信联络线用做通信双方数据传输过程中的应答信号

线，它们分别是“数据有效线，它们分别是“数据有效 DAV”DAV” ，“未准备好接收数，“未准备好接收数据据 NRFD”NRFD” 以及“数据未接收完毕以及“数据未接收完毕 NDAC”NDAC” 。。

（（ 33 ）） 55根接口管理线根接口管理线 55根接口管理线分别是“注意线根接口管理线分别是“注意线 ATN”ATN” ，“接口清除线，“接口清除线 IFIF

C”C” ，“远控线，“远控线 REN”REN” ，“服务请求线，“服务请求线 SRQ”SRQ” ，“结束或，“结束或识别线识别线 EOI”EOI”


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GPIBGPIB 总线表总线表符号方向名称内容

DIOI~DIO8 T→L 数据输入 / 输出 ATN=1 地址或指令 ATN=0 数据或状态

DAV T→L 数据有效数据有效

NRFD T←L 未准备接收数据数据接收未准备好

NDAC T←L 数据接收未完数据未接收完毕

IFC C→D 接口清除接口清除

ATN C→D 信息类别指明 DIO 线上是地址、指令或数据状态

SRQ C←D 服务请求从听者发向控者的中断请求信号，各设备公用一根线

REN C←D 远程使能指定设备的控制为远程或本地，远程 REN=1

EOI T→L 数据结束 ATN=0 表示数据结束， ATN=1 并行查询时给出响应


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三线通信联络过程三线通信联络过程三线通信联络（亦称握手）实际上就是利用三线通信联络（亦称握手）实际上就是利用 DAVDAV 、、

NRFDNRFD 、、 NDACNDAC三根线的通信联络操作来保证信息在总三根线的通信联络操作来保证信息在总线上准确可靠地传递。线上准确可靠地传递。


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LabviewLabview 中的中的 GPIBGPIB子子 VI VI GPIBGPIB子模板子模板 GPIBGPIB子模板的调用路径是子模板的调用路径是 Functions>>Instrument I/O>>Functions>>Instrument I/O>>

GPIBGPIB ，如图，如图


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GPIBGPIB子子 VIVI 应用举例应用举例【例【例 7-17-1】】 GPIB WriteGPIB Write子子 VIVI调用。调用。对指定的对指定的 GPIBGPIB 设备进行写操作，需要调用设备进行写操作，需要调用 GPIB WriteGPIB Write子子 VIVI ，如图所示。，如图所示。

在上面的程序中，在上面的程序中， GPIB WriteGPIB Write 子子 VIVI把把““ MEAS:VOLT:AC?”MEAS:VOLT:AC?” 命令字符串（测量交流电压的程命令字符串（测量交流电压的程控仪器标准命令，控仪器标准命令， SCPISCPI ）写入地址）写入地址 = 2= 2 的的 GPIBGPIB 设备中，设备中，其他参数采用默认值其他参数采用默认值 mode=0mode=0 ，， timeout ms=25000timeout ms=25000 。。


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【例【例 7-27-2】】 GPIB ReadGPIB Read子子 VIVI调用。调用。对指定的对指定的 GPIBGPIB 设备进行读操作，需要调用设备进行读操作，需要调用 GPIB ReadGPIB Read子子 VIVI ，如图所示。，如图所示。

在上面的程序中，在上面的程序中， GPIB ReadGPIB Read子子 VIVI 从地址从地址 = 2= 2 的的 GPIBGPIB 设设备中读取备中读取 2020 个字节的数据，其他参数采用默认值个字节的数据，其他参数采用默认值 mode=0mode=0 ，， timeoutimeout ms=25000t ms=25000 。本例中，如果读够了。本例中，如果读够了 2020 个字节，或检测到个字节，或检测到 EOIEOI ，或，或者超出者超出 25000ms25000ms 时间，读取过程将结束。时间，读取过程将结束。


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VXIVXI 总线总线 VXIVXI 总线概述总线概述11 ．． VXIVXI 总线产生的技术背景总线产生的技术背景（（ 11 ）技术发展的需要）技术发展的需要①① 个人仪器的发展，要求对仪器模块及其连接进行标准化个人仪器的发展，要求对仪器模块及其连接进行标准化②②对测控仪器模块及测控系统在小型化、便携性和连接可靠对测控仪器模块及测控系统在小型化、便携性和连接可靠

等方面的要求提高等方面的要求提高③③对测控速度要求的不断提高对测控速度要求的不断提高（（ 22 ）基于）基于 VMEVME 总线技术总线技术 VMEVME 总线是构成总线是构成 VXIVXI 总线的基础，它是一种主要用于微总线的基础，它是一种主要用于微

型计算机和数字系统的总线标准，被型计算机和数字系统的总线标准，被 IEEEIEEE 和和 IECIEC 分别定分别定为为 IEEE 1014IEEE 1014 标准和标准和 IEC821IEC821 标准，在工业上已获得了广标准，在工业上已获得了广泛的应用。泛的应用。


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22 ．． VXIVXI 总线技术的发展概况总线技术的发展概况

VXI总线标准的发展史

版本 0.0 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4IEEE115

5

日期 1987-7-91987-8-

241987-10-

71988-6-

211989-7-

141992-4-

211993-9-

20


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VXIVXI 总线的结构总线的结构 11 ．． VXIVXI 总线的物理结构总线的物理结构从物理结构看，一个从物理结构看，一个 VXIVXI 总线系统由一个能为嵌入总线系统由一个能为嵌入

模块提供安装环境与背板连接的主机箱组成模块提供安装环境与背板连接的主机箱组成


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22 ．． VXIVXI 总线的电气结构总线的电气结构 VXIVXI 总线的电气结构如图总线的电气结构如图


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VXIVXI 总线按逻辑功能可总线按逻辑功能可把把 VXIVXI 总线分为总线分为 88 组总组总线，如表所示。其中全局线，如表所示。其中全局总线是可访问的，所有总线是可访问的，所有 VVXIXI 总线模块共享全局总总线模块共享全局总线；单一总线以一对一方线；单一总线以一对一方式从式从 00槽到其他模块；专槽到其他模块；专用总线为相邻模块的局部用总线为相邻模块的局部总线（本地总线）。总线（本地总线）。

总线类型

VME 总线全局总线

触发总线全局总线

模拟相加总线全局总线

电源分配总线全局总线

时钟和同步总线单一总线

星状总线单一总线

模块识别总线单一总线

局部总线（本地总线）专用总线


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（（ 11 ）） VMEVME 总线总线 VMEVME 计算机总线即计算机总线即 IEEE-STD-1014IEEE-STD-1014 标准和标准和 ICE821ICE821 标准。标准。

VMEVME 计算机总线由数据传输总线、仲裁总线、优先级中计算机总线由数据传输总线、仲裁总线、优先级中断总线和公用总线断总线和公用总线 44 组总线组成。组总线组成。

（（ 22 ）触发线）触发线触发线分为触发线分为 TTLTTL 和和 ECLECL触发线：触发线： TTLTTL触发线是用于模块间通信的、集电极开路的触发线是用于模块间通信的、集电极开路的 TTLTTL 信信

号线。号线。两条两条 ECLECL 线是用做模块间的定时源的。线是用做模块间的定时源的。（（ 33 ）模块识别总线）模块识别总线模块识别总线模块识别总线 MODIDMODID 线用于识别逻辑设备物理位置线用于识别逻辑设备物理位置

或槽号。或槽号。


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（（ 44 ）模拟相加总线）模拟相加总线模块相加总线是模块相加总线是 VXIVXI 总线系统背板上的一条模拟相总线系统背板上的一条模拟相加结点。加结点。

（（ 55 ）局部总线）局部总线局部总线是用于局部总线是用于 VXIVXI 总线系统的两个相邻模块通信总线系统的两个相邻模块通信

的总线。的总线。 33 ．电磁兼容和噪声．电磁兼容和噪声作为最基本的电磁兼容性要求，在作为最基本的电磁兼容性要求，在 VXIVXI 总线系统中总线系统中加入一个新的模块不得影响其他模块的性能。加入一个新的模块不得影响其他模块的性能。

VXIVXI 总线也包括了对传导辐射及其敏感度要求的描述与限总线也包括了对传导辐射及其敏感度要求的描述与限制，以防止电源噪声影响模块性能。制，以防止电源噪声影响模块性能。


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VXIVXI 总线系统控制方案总线系统控制方案 11 ．． 00槽与资源管理器槽与资源管理器 VXIVXI 机箱最左边的插槽包括背板时钟、配置信号、同步与机箱最左边的插槽包括背板时钟、配置信号、同步与触发信号等系统资源，因此，只能在该槽中插入具有触发信号等系统资源，因此，只能在该槽中插入具有 VXIVXI“0“0槽”功能的设备——槽”功能的设备—— 00槽模块。槽模块。

22 ．控制方案．控制方案（（ 11 ）） GPIBGPIB 控制方案控制方案（（ 22 ）嵌入式控制方案）嵌入式控制方案（（ 33 ）） MXIMXI 控制方案控制方案（（ 44 ）） IEEE1394IEEE1394配置方案配置方案


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33 ．． VXIVXI 总线器件的分类总线器件的分类

3． VXI总线器件的分类


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（（ 11 ）寄存器基器件）寄存器基器件典型的以寄存器为主的器件是一种不带内含智能的单典型的以寄存器为主的器件是一种不带内含智能的单

片模块，它能对底板进行寄存器读和写。这些模块诸如：片模块，它能对底板进行寄存器读和写。这些模块诸如：开关、数字开关、数字 I/OI/O 插件、单片的插件、单片的 ADCADC （模（模 -- 数转换器）和数转换器）和DACDAC （数（数 -- 模转换器）。模转换器）。

（（ 22 ）消息基器件）消息基器件消息基器件不仅有配置寄存器而且还有通信寄存器，消息基器件不仅有配置寄存器而且还有通信寄存器，

它们通常是带有内含微处理器的智能器件，能够接收和执它们通常是带有内含微处理器的智能器件，能够接收和执行行 ASCIIASCII 指令。所有的消息基指令。所有的消息基 VXIVXI 总线器件，都必须能总线器件，都必须能用用 VXIVXI 字串协议通过通信寄存器进行通信。字串协议通过通信寄存器进行通信。


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44 ．字符串协议．字符串协议 VXI BusVXI Bus 字符串协议的功能非常像字符串协议的功能非常像 IEEE 488IEEE 488协议，协议，

同一时刻在器件之间一位（同一时刻在器件之间一位（ One bitOne bit ）一位或一个字（）一位或一个字（ OOne wordne word ）一个字地传递数据信息。这样，）一个字地传递数据信息。这样， VXIVXI消息基器消息基器件之间实际上在按照与件之间实际上在按照与 IEEE 488IEEE 488 仪器非常类似的方式进仪器非常类似的方式进行通信。行通信。

VXIVXI 总线定义了三种形式的串行协议：字串行通信协总线定义了三种形式的串行协议：字串行通信协议（议（ 1616 位）、长字串行通信协议（位）、长字串行通信协议（ 3232 位）和扩展长字串位）和扩展长字串行通信协议（行通信协议（ 4848 位）。位）。


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55 ．． VXIVXI 总线通信层次和命令者总线通信层次和命令者 // 从者层次从者层次

器件自定义协议

488.2 语法



488-VXI 总线

协议共享存储器

协议字串行通信协议

器件自定义协议通信寄存器

配置寄存器


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VXI BusVXI Bus 定义了一个命令者定义了一个命令者 // 从者通信协议（从者通信协议（ CommandeCommander/Servant Hierarchiesr/Servant Hierarchies ），便于用户利用），便于用户利用 VXIVXI 器件分层的器件分层的概念建立一种分层体制，相互通信的器件双方一个为命令概念建立一种分层体制，相互通信的器件双方一个为命令者，另一个为从者。者，另一个为从者。

66 ．中断与异步事件．中断与异步事件通过硬件中断或者直接向其命令者的硬件信通过硬件中断或者直接向其命令者的硬件信

号寄存器写特定信息，从者可以把异步状态和事件通知其号寄存器写特定信息，从者可以把异步状态和事件通知其命令者。无总线主控器的器件总是通过中断发送这些信息，命令者。无总线主控器的器件总是通过中断发送这些信息，而有总线主控器能力的器件既可以用中断方式，也可以用而有总线主控器能力的器件既可以用中断方式，也可以用发送信号的方式与其命令者通信。发送信号的方式与其命令者通信。


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LabviewLabview 中的中的 VXIVXI子子 VI VI 11 ．． VXIVXI子模板子模板 VXIVXI 总线子模板包含了高低层总线子模板包含了高低层 VXIVXI 总线读写，字串口操总线读写，字串口操

作、中断操作、总线扩展等功能模块，其调用途径是作、中断操作、总线扩展等功能模块，其调用途径是 FunFunctions→ALL Functions→Instrument I/O→VXIctions→ALL Functions→Instrument I/O→VXI ，如图，如图


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22 ．对指定消息基．对指定消息基 VXIVXI 设备读写子设备读写子 VIVI介绍介绍（（ 11 ）） WSrd.viWSrd.vi 的介绍：的介绍：（（ 22 ）） WSwrt.viWSwrt.vi 的介绍：的介绍：


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33 ．． VXIVXI子子 VIVI 应用举例应用举例【例【例 7-47-4】向指定的消息基】向指定的消息基 VXIVXI 设备写入数据，并返回状态。设备写入数据，并返回状态。程序示例如图所示：程序示例如图所示：


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该程序实现了与消息基该程序实现了与消息基 VXIVXI 的通信，首先指定消息的通信，首先指定消息基基 VXIVXI 设备的逻辑地址，然后发送缓冲器内的数据，返设备的逻辑地址，然后发送缓冲器内的数据，返回设备的响应。回设备的响应。


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7.4 PXI7.4 PXI 总线总线 PXIPXI 总线概述总线概述 PXIPXI （（ PCI eXtensions for Instumentation. PCIPCI eXtensions for Instumentation. PCI 面向面向

仪器的扩展）是一种新的模块化仪器平台，仪器的扩展）是一种新的模块化仪器平台， PXIPXI 系统能系统能够提供高性能的测量，可以充分享受开放式工业标准化够提供高性能的测量，可以充分享受开放式工业标准化 PPCC 技术所带来的低成本、简便易用、灵活及高性能等优点。技术所带来的低成本、简便易用、灵活及高性能等优点。PXIPXI 的核心技术是的核心技术是 CompactPCICompactPCI 工业计算机体系结构、工业计算机体系结构、Microsoft WindowsMicrosoft Windows 软件及软件及 VXIVXI 总线的定时和触发功能总线的定时和触发功能


第 44页

PXI总线规范

规范名称版本日期

PXI 总线硬件规范 2.2 2004.9.22

PXI 总线软件规范 2.1 2003.2.4

PXI-3 VISA 1.4 2003.9.25

PXI-4 模块说明 1.0 2003.9.25


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PXIPXI 的机械结构的机械结构 11 ．． PXIPXI 系统结构和机械结构系统结构和机械结构


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PXIPXI 的机械结构与的机械结构与 VXIVXI 相似，相似， PXIPXI 规范定义了一个规范定义了一个包括电源系统、冷却系统和安插模块槽位的一个标准机箱。包括电源系统、冷却系统和安插模块槽位的一个标准机箱。PXIPXI 在机械结构方面与在机械结构方面与 CPCICPCI 的要求基本上相同，采用的要求基本上相同，采用 EEurocardurocard 规范。规范。 PXIPXI 支持两种类型尺寸的模块：支持两种类型尺寸的模块： 3U3U 和和 6U6U 。。

·3U·3U尺寸的模块有两个连接器，尺寸的模块有两个连接器， J1J1 用来连接用来连接 3232 位的位的 PCIPCI信号，信号， J2J2 用来连接用来连接 6464 位的位的 PCIPCI 信号和信号和 PXIPXI 的新增信号。的新增信号。

·6U·6U尺寸的模块有尺寸的模块有 55 个连接器，除了个连接器，除了 J1J1 和和 J2J2 以外，以外， J3J3 、、J4J4 、、 J5J5 的信号引脚用于将来的的信号引脚用于将来的 PXIPXI扩展。扩展。


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22 ．与．与 CompactPCICompactPCI 共享的共享的 PXIPXI 机械特性机械特性PXPX 总线提供了两条与总线提供了两条与 CompactPCICompactPCI 标准兼容的途径。标准兼容的途径。①①高性能高性能 IECIEC 连接器连接器②②EurocardEurocard 机械封装与模块尺寸机械封装与模块尺寸


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33 ．新增电气封装规范．新增电气封装规范（（ 11 ）系统槽定位）系统槽定位PXIPXI 定义系统槽位于总线段的左端，这种定义是定义系统槽位于总线段的左端，这种定义是 CPCICPCI 规范规范

中允许配置的一种。中允许配置的一种。（（ 22 ）新增机械特性）新增机械特性所有在所有在 PICMG 2.0 R2.1PICMG 2.0 R2.1 （（ CPCICPCI 规范）中定义的机规范）中定义的机

械规范都适用于械规范都适用于 PXIPXI 系统，但是系统，但是 PXIPXI 包含了以下要求以包含了以下要求以简化系统的集成：简化系统的集成：

·PXI·PXI 规定模块所需求的强制冷却气流流向必须由模块底部向规定模块所需求的强制冷却气流流向必须由模块底部向顶部流动；顶部流动；

·PXI·PXI 规范建议的环境测试包括对所有模块进行温度、湿度、规范建议的环境测试包括对所有模块进行温度、湿度、振动和冲击试验；振动和冲击试验；

·PXI·PXI 规范还规定了所有模块的工作温度和存储温度范围。规范还规定了所有模块的工作温度和存储温度范围。


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（（ 33 ）与）与 Compact PCICompact PCI 的互操作性的互操作性 PXIPXI 的重要特性之一是维护了与标准的重要特性之一是维护了与标准 CPCICPCI 产品的互操产品的互操

作性，作性， PXIPXI 与与 CPCICPCI 的互操作性如图的互操作性如图


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PXIPXI 的电气结构的电气结构PXIPXI 总线的电气特性总线的电气特性


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11 ．系统参考时钟．系统参考时钟 PXIPXI 系统通过系统通过 J2J2 连接器实现了连接器实现了 10MHz10MHz 的系统参考时钟，的系统参考时钟，

这个参考时钟与这个参考时钟与 PCIPCI 总线时钟相互独立，并通过背板连总线时钟相互独立，并通过背板连接到所有的外设仪器槽，可以用来实现不同仪器模块之间接到所有的外设仪器槽，可以用来实现不同仪器模块之间的严格同步。的严格同步。

22 ．触发总线．触发总线 PXIPXI 将将 ECLECL参考时钟改为参考时钟改为 TTLTTL参考时钟，而且只定义了参考时钟，而且只定义了

88根根 TTLTTL触发线，不再定义触发线，不再定义 ECLECL逻辑信号。逻辑信号。 33 ．局部总线．局部总线 PXIPXI 局部总线是每个仪器模块插槽与左右临槽相连的链局部总线是每个仪器模块插槽与左右临槽相连的链状总线。该局部总线具有状总线。该局部总线具有 1313 线的数据宽度，可用于在模线的数据宽度，可用于在模块之间传递模拟信号，也可以进行高度边带通信而不影响块之间传递模拟信号，也可以进行高度边带通信而不影响PCIPCI 总线的带宽。总线的带宽。


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44 ．星状触发器．星状触发器星状触发器为用户提供了一种高性能的同步星状触发器为用户提供了一种高性能的同步

特性。触发器在系统的第一槽（系统槽右边）和其他外设特性。触发器在系统的第一槽（系统槽右边）和其他外设仪器槽之间配置了专门的触发线，用户可以在第一槽安装仪器槽之间配置了专门的触发线，用户可以在第一槽安装星状触发控制器来实现外设模块之间精确的同步触发。星状触发控制器来实现外设模块之间精确的同步触发。

55 ．． PCI-PCIPCI-PCI 性能性能 PXIPXI 系统具有多达系统具有多达 88 个扩展槽（个扩展槽（ 11 个系统槽和个系统槽和 77 个个

仪器模块槽），而绝大多数台式仪器模块槽），而绝大多数台式 PCIPCI 系统仅有系统仅有 33 个或个或 44个个 PCIPCI扩展槽，除了这点差别之外，扩展槽，除了这点差别之外， PXIPXI 总线与台式总线与台式 PCPCII 规范具有完相同的规范具有完相同的 PCIPCI 性能。性能。


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PXIPXI 的软件结构的软件结构 11 ．通用软件要求．通用软件要求 PXIPXI 规范中定义的软件系统包括了规范中定义的软件系统包括了 Windows NTWindows NT 和和 Win3Win3

22 ，系统的控制器必须支持目前的操作系统和将来的升级，，系统的控制器必须支持目前的操作系统和将来的升级，这种要求的好处在于在这种要求的好处在于在 PXIPXI 系统中可以使用目前流行的系统中可以使用目前流行的软件开发工具，诸如软件开发工具，诸如 Visual C++Visual C++ 、、 Borland C++Borland C++ 、、 VisuaVisual Basicl Basic 、、 LabVIEWLabVIEW 及及 LabWindows/CVILabWindows/CVI 等。等。

22 ．虚拟仪器软件要求．虚拟仪器软件要求 PXIPXI 系统要求通过系统要求通过 VSIAVSIA软件标准来定位、控制软件标准来定位、控制 GPIBGPIB 、、

VXIVXI 、串行和、串行和 PXIPXI 的仪器模块，这项要求为最终用户减的仪器模块，这项要求为最终用户减少了在软件上的投资费用。少了在软件上的投资费用。


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33 ．其他软件要求．其他软件要求归纳起来，归纳起来， PXIPXI 用于测控、数据采集和工业控制的用于测控、数据采集和工业控制的软件由软件由 44 个主要部分组成：个主要部分组成：

·· 系统管理软件；系统管理软件； ·· 应用程序；应用程序； ·· 仪器驱动程序；仪器驱动程序； ·I/O·I/O 接口软件。接口软件。


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44 ．． PXIPXI 总线驱动程序开发总线驱动程序开发（（ 11 ）驱动程序设计）驱动程序设计 MicrosoftMicrosoft 力推的最新的驱动模型是力推的最新的驱动模型是 WDMWDM （（ windows driwindows dri

ver modeulever modeule ）分层模型，它适合于）分层模型，它适合于 Windows2000 Windows2000 和和 XPXP操作系统，支持即插即用，支持电源管理，是在操作系统，支持即插即用，支持电源管理，是在 NTNT驱动驱动模型之上发展起来的主流驱动模型。模型之上发展起来的主流驱动模型。

① ①WDMWDM驱动程序模型驱动程序模型在在 WDMWDM驱动程序模型中，每个硬件设备至少有驱动程序模型中，每个硬件设备至少有 22 个个驱动程序，它们是功能（驱动程序，它们是功能（ functionfunction ）驱动程序和总线（）驱动程序和总线（ bbusus ）驱动程序。）驱动程序。


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② ② 驱动程序结构驱动程序结构 WDMWDM驱动程序采用分层的结构模型驱动程序采用分层的结构模型


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③ ③ 设备驱动程序开发方法设备驱动程序开发方法驱动程序开发一般有两种方法：一种是直接采用驱动程序开发一般有两种方法：一种是直接采用 DD

DKDK （（ driver develop kitdriver develop kit ）编程，这种方法对硬件工程师）编程，这种方法对硬件工程师而言难度较高，需要开发者对而言难度较高，需要开发者对WindowsWindows 内核编程有相当内核编程有相当的了解。另一种是采用第三方提供的软件开发工具包，采的了解。另一种是采用第三方提供的软件开发工具包，采用封装完毕的类库编程，大大降低了开发难度。用封装完毕的类库编程，大大降低了开发难度。

④ ④ PXIPXI 总线设备驱动程序开发思想总线设备驱动程序开发思想 PXIPXI 总线设备驱动程序主要解决三方面的问题：硬件总线设备驱动程序主要解决三方面的问题：硬件 I/OI/O访问、中断处理和访问、中断处理和 DMADMA 传输。传输。


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中断处理：中断处理：在在 PXIPXI 总线设备的硬件设计中通常有硬件中总线设备的硬件设计中通常有硬件中断，断， DriverStudioDriverStudio 中有中有 KinterruptKinterrupt 类实现硬件中断的处理，类实现硬件中断的处理，其成员函数包括中断的初始化、将一个中断服务例程连接到其成员函数包括中断的初始化、将一个中断服务例程连接到一个硬件中断以及解除其连接等功能。一个硬件中断以及解除其连接等功能。

初始化初始化 KinterruptKinterrupt 和和 KdeferredCalKdeferredCal 类对象。如下所示：类对象。如下所示： Status=m_Irq.InitializeAndConnect Status=m_Irq.InitializeAndConnect （（ ////初始化中断类对象初始化中断类对象 pReListTranslatedpReListTranslated ，， LinkToLinkTo （（ Isr_IrqIsr_Irq ），）， //// 连接到中断服连接到中断服务程序务程序

ThisThis ）；）； M_DpcFor_Irq.setupM_DpcFor_Irq.setup （（ LinkToLinkTo （（ DpcFor_IrqDpcFor_Irq ），）， ThiThi

ss ）；）； ////延迟调用对象和程序连接延迟调用对象和程序连接


第 59页

DMADMA 数据传输数据传输


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22 ．并行测控仪器总线性能分析．并行测控仪器总线性能分析（（ 11 ）） PCI/CompactPCIPCI/CompactPCI 总线特性分析总线特性分析 PCIPCI 是一种高性能局部总线，它构成微处理器与外设之间是一种高性能局部总线，它构成微处理器与外设之间

的高速通道。的高速通道。 PCIPCI 支持多个外设，与支持多个外设，与 CPUCPU 的时钟频率无的时钟频率无关。关。 PCIPCI 局部总线的特征体现在其高性能、可兼容性、局部总线的特征体现在其高性能、可兼容性、处理器的独立性、成本有限性和将来支持性等方面。处理器的独立性、成本有限性和将来支持性等方面。

（（ 22 ）） PXIPXI 总线特性分析总线特性分析 PXIPXI 定义为用于测试、测量与控制应用，是基于定义为用于测试、测量与控制应用，是基于 PCPC 的一的一

种小型模块化仪器平台。种小型模块化仪器平台。 PXIPXI利用利用 CompactPCICompactPCI 规范，规范，并建立在其基础上。并建立在其基础上。


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（（ 33 ）） VXIVXI 总线特性分析总线特性分析 VXIVXI 总线促进了整个测试系统向开放式、集成化方向发总线促进了整个测试系统向开放式、集成化方向发展，推动了测试仪器标准化、模块化、通用化的进程，使展，推动了测试仪器标准化、模块化、通用化的进程，使系统资源，包括所有硬件与软件获得共享。同时也使新的系统资源，包括所有硬件与软件获得共享。同时也使新的测试系统的研制周期缩短、成本降低、风险减小。测试系统的研制周期缩短、成本降低、风险减小。

（（ 44 ）） PXIPXI 总线与总线与 VXIVXI 总线技术对比总线技术对比 VXIVXI 和和 PXIPXI 之间的主要差别源于它们各自的底层总线结之间的主要差别源于它们各自的底层总线结

构不同。构不同。 VXIVXI基于基于 VMEVME 总线，而总线，而 PXIPXI基于基于 PCIPCI 总线，总线，PCIPCI 总线多年来一直在台式总线多年来一直在台式 PCPC 中广泛应用。中广泛应用。


第 62页

7.5 7.5 网络化总线技术网络化总线技术引言引言测试系统的分布式结构是随着计算机通信和测试系统的分布式结构是随着计算机通信和

网络技术的发展而提出的一种网络化的仪器系统。测试系网络技术的发展而提出的一种网络化的仪器系统。测试系统从集中到分散的网络测试技术与统从集中到分散的网络测试技术与 VXIVXI 、、 GPIBGPIB 总线的总线的自动测试技术一样，是测试领域观念上的一个大飞跃。测自动测试技术一样，是测试领域观念上的一个大飞跃。测试系统网络化的思路，可把测试系统融合到计算机网络系试系统网络化的思路，可把测试系统融合到计算机网络系统中去，构成信息采集、传输、处理和应用的综合信息网统中去，构成信息采集、传输、处理和应用的综合信息网络，符合信息化发展的要求，是具有信息时代特点的新思络，符合信息化发展的要求，是具有信息时代特点的新思路。测试工作将进入网上测试的新时代。路。测试工作将进入网上测试的新时代。


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测试系统的分布式体系结构测试系统的分布式体系结构 11 ．网络化测试系统的组成特点．网络化测试系统的组成特点（（ 11 ）分散性）分散性（（ 22 ）异构性）异构性（（ 33 ）层次化）层次化（（ 44 ）自治性）自治性（（ 55 ）实时性）实时性应用的多样性决定了测试网络的多样性，就其组成节应用的多样性决定了测试网络的多样性，就其组成节

点类型可分为：传感器类、模块级类、仪器级类和系统级点类型可分为：传感器类、模块级类、仪器级类和系统级类（数据流类）。类（数据流类）。


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22 ．分布式网络化测试系统的构成原则——分层结构．分布式网络化测试系统的构成原则——分层结构系统功能和通信协议采用分层设计和构建的方法，将系统功能和通信协议采用分层设计和构建的方法，将

使其实现的复杂性明显下降。使其实现的复杂性明显下降。两个仪器或测试系统无论有多大的不同，只要遵守开两个仪器或测试系统无论有多大的不同，只要遵守开放系统互连的原则，就是有了互连互通的基础。这些原则放系统互连的原则，就是有了互连互通的基础。这些原则是：是：

（（ 11 ）两个系统完成同样的通信功能集合。）两个系统完成同样的通信功能集合。（（ 22 ）它们的通信功能集合被划分为相同的层次，对等层提供）它们的通信功能集合被划分为相同的层次，对等层提供

相同的功能子集（实现这些功能的方法手段可以各不同）。相同的功能子集（实现这些功能的方法手段可以各不同）。（（ 33 ）对等层必须采用共同通信协议，遵守共同的协议标准。）对等层必须采用共同通信协议，遵守共同的协议标准。


第 65页

网络体系结构及网络协议网络体系结构及网络协议 11 ．体系结构．体系结构（（ 11 ）） OSIOSI 体系结构及协议体系结构及协议国际标准化组织（国际标准化组织（ International Standardization OrgInternational Standardization Org

anization, ISOanization, ISO ）制定的标准采用开放系统互连参数模型）制定的标准采用开放系统互连参数模型（（ OSI-RMOSI-RM ）。）。

OSI 7OSI 7 层参考模型如下：层参考模型如下：


第 66页

（（ 22 ）） TCP/IPTCP/IP 体系结构及协议体系结构及协议 TCP/IPTCP/IP 标准是世界上广泛使用的事实标准。标准是世界上广泛使用的事实标准。 TCP/IPTCP/IP 体体

系共有系共有 44 个层次个层次


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2 2 网络协议网络协议（（ 11 ）） TCP/IPTCP/IP协议协议 TCP/IPTCP/IP协议目前是网络通信中广泛使用的一组协议。在协议目前是网络通信中广泛使用的一组协议。在

InternetInternet 上必须依赖上必须依赖 TCP/IPTCP/IP协议来管理协议来管理 InternetInternet 上流动上流动的所有信息。的所有信息。

（（ 22 ）） HTTPHTTP （（ Hypertext Transport ProtocolHypertext Transport Protocol ）协议）协议 HTTPHTTP协议规定：浏览器首先与协议规定：浏览器首先与 Web ServerWeb Server 建立连接，建立连接，然后浏览器发送所需对象的通用资源标识，服务器返回对然后浏览器发送所需对象的通用资源标识，服务器返回对象并随即关闭象并随即关闭 TCPTCP 连接。连接。


第 68页

图显示了图显示了 WebWeb浏览器、浏览器、 WebWeb服务器与底层的服务器与底层的 HTTPHTTP 和和 TTCPCP协议之间的关系。协议之间的关系。


第 69页

网络型测试系统的组网模式网络型测试系统的组网模式 1 C/S1 C/S 模式模式 C/SC/S 模式即客户端模式即客户端 //服务器模式，是网络通信中常用的一种服务器模式，是网络通信中常用的一种

模型。模型。采用采用 C/SC/S 模式组建的网络化虚拟智能传感器系统的结构模式组建的网络化虚拟智能传感器系统的结构


第 70页

2 B/S2 B/S 模式模式 B/SB/S 模式即浏览器模式即浏览器 //服务器模式，是为了方便用户在服务器模式，是为了方便用户在 WebWeb

下发布数据。下发布数据。采用采用 B/SB/S 模式组建的网络化虚拟智能传感器系统的结构模式组建的网络化虚拟智能传感器系统的结构


第 71页

网络型测试系统的实现技术网络型测试系统的实现技术 11 ．采用．采用 TCP/IPTCP/IP 底层传输协议编程底层传输协议编程这里以这里以 LabVIEWLabVIEW 为例，介绍为例，介绍 TCPTCP子模板子模板

中的子中的子 VIVI ，在后面板程序框图中进入，在后面板程序框图中进入 FunctionsFunctionsAll FunAll Functionsctionscommunicationcommunication 选择选择 TCPTCP 可以进入可以进入 TCPTCP子模板。子模板。

在在 TCPTCP子模板中有子模板中有 99 个子个子 VIVI ，分别执行，分别执行 TCPTCP 连接连接的创建、关闭、读写等功能的创建、关闭、读写等功能

22 ．． DataSocketDataSocket 技术技术 DataSocketDataSocket 技术是技术是 NINI 公司提供的一个网络测控系统公司提供的一个网络测控系统

开发工具，借助它可以在不同的应用程序和数据源之间共开发工具，借助它可以在不同的应用程序和数据源之间共享数据。这是一种基于享数据。这是一种基于 COMCOM 技术对技术对 TCP/IPTCP/IP协议进行封协议进行封装，易于通信网络进行高速传输的技术。装，易于通信网络进行高速传输的技术。


第 72页

DatSocketDatSocket 的体系结构的体系结构


第 73页

（（ 11 ）） DataSocketDataSocket 管理器和服务器管理器和服务器 ① ① DataSocketDataSocket 管理器管理器双击双击 cwdssmgrcwdssmgr 后出现后出现 DataSocket Server ManagerDataSocket Server Manager对话框，如图对话框，如图


第 74页

② ② DataSocketDataSocket 服务器服务器双击双击 cwdsscwdss ，出现，出现 DataSocket ServerDataSocket Server 对话框，如图对话框，如图


第 75页

（（ 22 ）） DataSocketDataSocket 子模板子模板


第 76页

（（ 33 ）） Datasocket Datasocket 连接连接在前面板对象上弹出菜单在前面板对象上弹出菜单


第 77页

选择选择 Data Operations>>DataSocket Connection…Data Operations>>DataSocket Connection… 选选项，可弹出项，可弹出 DataSocket ConnectionDataSocket Connection 对话框对话框


第 78页

33 ．． CORBACORBA

CORBACORBA （（ Common Object Request Broker ArchitectureCommon Object Request Broker Architecture ，，即公共对象请求代理体系结构）是由国际管理组织即公共对象请求代理体系结构）是由国际管理组织 OMGOMG组织制订的一种标准的面向对象应用程序体系规范，适用组织制订的一种标准的面向对象应用程序体系规范，适用于分布式系统应用程序的开发。于分布式系统应用程序的开发。 CORBACORBA 制订的分布式对制订的分布式对象规范包括象规范包括 CORBA/IIOPCORBA/IIOP 协议、对象服务等，遵照这些协议、对象服务等，遵照这些规范开发出的分布计算机软件环境可以在几乎所有的主流规范开发出的分布计算机软件环境可以在几乎所有的主流平台和操作系统上运行。平台和操作系统上运行。


第 79页

4. Web Service4. Web Service

Web ServiceWeb Service 利用标准的协议如利用标准的协议如 HTTPHTTP 、、 SOAPSOAP解决基于解决基于InternetInternet 的分布式计算，并且应用基于的分布式计算，并且应用基于 XMLXML （（ Extension Extension Makup LanguageMakup Language ）的数据交换格式进行通信，因此具有）的数据交换格式进行通信，因此具有良好的普遍性和灵活性，任何支持这些网络标准的系统都良好的普遍性和灵活性，任何支持这些网络标准的系统都可以支持可以支持 Web ServiceWeb Service ，真正做到了与平台无关。，真正做到了与平台无关。


第 80页

Web ServiceWeb Service 的基本结构描述了的基本结构描述了 33 个角色（服务提供个角色（服务提供者、服务请求者、服务注册器），以及者、服务请求者、服务注册器），以及 33 个操作（发布、个操作（发布、查找、绑定）。查找、绑定）。


第 81页

LabVIEWLabVIEW 中中 VIVI 的的 WebWeb 发布过程。发布过程。（（ 11 ）本地打开并操作远程）本地打开并操作远程 VIVI

① ① 服务器端的服务器端的 WebWeb 发布设置发布设置进入进入 LabVIEWLabVIEW环境，在菜单环境，在菜单 ToolsToolsOptionsOptions 中，选中，选择下拉菜单，后面三个选项择下拉菜单，后面三个选项Web ServerWeb Server ：： configuration configuration ，，Web ServerWeb Server ：： Brower Access, Web ServerBrower Access, Web Server ：： Visible VisVisible Vis均用于设置均用于设置Web ServerWeb Server 。。

aa 、选择、选择Web ServerWeb Server

bb 、选择、选择Web ServerWeb Server

cc 、选择、选择Web ServerWeb Server


第 82页

② ② 客户端设置客户端设置进入进入 LabVIEWLabVIEW环境，选择菜单环境，选择菜单 OperateOperate Connect t Connect t

o Remote Panelo Remote Panel ，出现图所示对话框。，出现图所示对话框。


第 83页

（（ 22 ）浏览器中打开并操作远程）浏览器中打开并操作远程 VIVI

进入进入 LabVIEWLabVIEW环境完成环境完成 Web ServerWeb Server ：： configuraconfigurationtion 和和 Web ServerWeb Server ：： Brower AccessBrower Access 设置后，打开要设置后，打开要发布的发布的 VI VI 。选择菜单。选择菜单 ToolsToolsWeb Publishing ToolWeb Publishing Tool ，，出现图所示对话框，建立出现图所示对话框，建立 HTMLHTML文件。文件。


第 84页

LXILXI 总线总线 11 ．． LXILXI 总线概述总线概述（（ 11 ）） LXILXI 总线的提出总线的提出 20042004年年 99月，安捷伦技术公司和月，安捷伦技术公司和 VXIVXI 技术公司联合技术公司联合推出了推出了 LXILXI （（ LAN eXtension for InstrumentationLAN eXtension for Instrumentation ），）， LLXIXI 模块化测控标准规范融合了模块化测控标准规范融合了 GPIBGPIB 仪器的高性能、仪器的高性能、 VXVXI/PXII/PXI 卡式仪器的小体积及卡式仪器的小体积及 LANLAN 的高速吞吐率，并考虑的高速吞吐率，并考虑了定时、触发、冷却、电磁兼容等仪器要求，是基于以太了定时、触发、冷却、电磁兼容等仪器要求，是基于以太网的新一代测控系统模块化构架平台标准。网的新一代测控系统模块化构架平台标准。

LXILXI 是一种基于以太网技术的、由中小型总线模块组是一种基于以太网技术的、由中小型总线模块组成的新型网络仪器平台。成的新型网络仪器平台。


第 85页

（（ 22 ）） LXILXI 总线的特点总线的特点LXILXI 组合了组合了 VXIVXI 和和 EthernetEthernet 的众多好处，并具有以下特点：的众多好处，并具有以下特点：①①基于以太网是基于以太网是 LXILXI 的最大特色。的最大特色。②②LXILXI 可应用标准的可应用标准的 WindowsWindows操作系统及其应用软件操作系统及其应用软件③③每台每台 LXILXI 仪器具有高速模拟仪器具有高速模拟 I/OI/O 与数字与数字 I/OI/O 、定时计数器、、定时计数器、声音图像采集和信号调理等广泛的仪器模块声音图像采集和信号调理等广泛的仪器模块

④④具有紧凑而灵活的机箱结构具有紧凑而灵活的机箱结构具有价格低、易于集成、灵活性好和开放式工业标准等优点。具有价格低、易于集成、灵活性好和开放式工业标准等优点。


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22 ．． LXILXI 的网络相关协议的网络相关协议（（ 11 ）） LXILXI 支持的协议支持的协议所有所有 LXILXI 仪器必须遵循仪器必须遵循 IEEE 802.3 EthernetIEEE 802.3 Ethernet 标准接标准接

口，至少支持口，至少支持 TCP/IPTCP/IP协议协议 IPv4IPv4版，支持版，支持 IPIP （（ InternetInternet协议）、协议）、 TCPTCP （传输控制协议）和（传输控制协议）和 UDPUDP 信息。信息。

（（ 22 ）） LXILXI 仪器的寻址仪器的寻址 LXILXI 仪器必须通过用户显示器或安装在机箱的可视标志显仪器必须通过用户显示器或安装在机箱的可视标志显示媒体访问控制（示媒体访问控制（ MACMAC ）地址）地址

（（ 33 ）） LANLAN查询功能查询功能 LXILXI 标准也强制要求符合标准也强制要求符合 LXILXI 标准的设备必须支持标准的设备必须支持 LANLAN查询功能，从而使主控查询功能，从而使主控 PCPC 能确认已连接的仪器。能确认已连接的仪器。


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33 ．． LXILXI 的物理标准的物理标准（（ 11 ）） LXILXI 的机箱的机箱 LXILXI 器件采用标准化的机箱单元，即国际电工技术委员器件采用标准化的机箱单元，即国际电工技术委员会的会的 IEC60297IEC60297 规范，在物理尺寸与现有的全宽规范，在物理尺寸与现有的全宽 GPIBGPIB 仪仪器完全兼容。器完全兼容。

（（ 22 ）） LXILXI 的电气特性的电气特性 LXILXI 模块的交流供电取自单相交流电网，电压模块的交流供电取自单相交流电网，电压 100~240V 100~240V

ACAC频率频率 47~66Hz47~66Hz 。。（（ 33 ）） LXILXI 的冷却的冷却每个每个 LXILXI 模块分别独立冷却，空气从两侧进入，由后模块分别独立冷却，空气从两侧进入，由后

面排出。面排出。（（ 44 ）） LXILXI 的开关的开关 LXILXI 规范对开关、电缆和指示灯的类型和位置实行标准规范对开关、电缆和指示灯的类型和位置实行标准

化化


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44 ．． LXILXI 仪器的分类定义仪器的分类定义


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55 ．． LXILXI 器件的触发器件的触发 LXILXI 总线对其仪器实施总线对其仪器实施 33 级触发：级触发： ·C·C 级，基本级别，包括详细规定的物理、电气、以太网级，基本级别，包括详细规定的物理、电气、以太网

和网页，但和网页，但 LXILXI 模块供应商可选用自己最适合的触发器。模块供应商可选用自己最适合的触发器。 ·B·B 级，除级，除 CC 级要求以外增加级要求以外增加 IEEE 1588IEEE 1588协议的触发条件。协议的触发条件。 ·A·A 级，在级，在 CC 级和级和 BB 级要求基础上增加级要求基础上增加 LXILXI触发总线。触发总线。 LXILXI 仪器提供了仪器提供了 33 种同步触发机制：即网络消息触发、种同步触发机制：即网络消息触发、 II

EEE 1588EEE 1588 时钟同步触发和用触发总线的硬件触发。时钟同步触发和用触发总线的硬件触发。


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（（ 11 ）网络消息触发）网络消息触发这是这是 LXI CLXI C 类仪器的基本触发类型。实现网络消息触发的系统结构如图类仪器的基本触发类型。实现网络消息触发的系统结构如图


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（（ 22 ）） IEEE 1588IEEE 1588 时钟同步触发时钟同步触发 IEEE 1588IEEE 1588 的时钟同步网络拓扑结构如图所示，这是的时钟同步网络拓扑结构如图所示，这是 LXI LXI

BB 类仪器增加的一种新的触发类型。类仪器增加的一种新的触发类型。


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（（ 33 ）） LXILXI触发总线的硬件触发触发总线的硬件触发 LXILXI 的触发总线配置在的触发总线配置在 AA 级模块，它是级模块，它是 88 线的多点低线的多点低压差分系统（压差分系统（ M2LVDSM2LVDS ）总线，可将）总线，可将 LXILXI 模块配置成为模块配置成为触发信号源或接收器，触发总线接口也可设置成“线或”触发信号源或接收器，触发总线接口也可设置成“线或”逻辑。每个逻辑。每个 LXILXI 模块都装有输入输出连接器，可供模块模块都装有输入输出连接器，可供模块作菊花链接。作菊花链接。 LXILXI触发总线与触发总线与 VXIVXI 和和 PXIPXI 的背板总线十的背板总线十分相似，可配置成菊花链、星形或混合型触发总线。分相似，可配置成菊花链、星形或混合型触发总线。


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66 ．． LXILXI 仪器的界面仪器的界面 LXILXI 标准描述了两种标准描述了两种 LXILXI 设备界面的方法：使用设备界面的方法：使用 IVIIVI驱动程序的编程方法、使用标准驱动程序的编程方法、使用标准 W3CW3C 网络浏览器的交互网络浏览器的交互方法。方法。

77 ．． LXILXI 的软件编程规范的软件编程规范（（ 11 ）） LXILXI 的驱动程序规范——的驱动程序规范—— IVIIVI 规范规范


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（（ 22 ）） LXILXI 同步接口编程规范同步接口编程规范 LXILXI 的关键技术就在于如何保证以太网上不同的关键技术就在于如何保证以太网上不同 LXILXI

模块之间的定时与同步，尤其对于模块之间的定时与同步，尤其对于 AA 类和类和 BB 类两种模块类两种模块更为重要。为此，更为重要。为此， LCILCI联盟要求联盟要求 LXILXI 等级等级 AA 和和 BB 两种仪两种仪器的器的 IVIIVI驱动程序必须符合相应的驱动程序必须符合相应的 LXILXI 同步接口规范同步接口规范（（ LXISync Interface SpecificationLXISync Interface Specification ）。）。

（（ 33 ）） LXILXI 模块间的数据传输模块间的数据传输 LXILXI 总线模块间消息传输以数据包的格式进行，数据总线模块间消息传输以数据包的格式进行，数据

包既可以采用包既可以采用 LANLAN 上多点通信的上多点通信的 UDPUDP格式，也可以通过格式，也可以通过点对点通信的点对点通信的 TCPTCP格式。每条消息都含有时间戳标记，格式。每条消息都含有时间戳标记，标明系统中事件的发生，如果需要，系统中仪器可以编程标明系统中事件的发生，如果需要，系统中仪器可以编程设置为广播方式。对于模块间的设置为广播方式。对于模块间的 UDPUDP 数据传输，数据包数据传输，数据包总的大小不超过单个总的大小不超过单个 LANLAN 数据包。数据包。

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7 虚拟仪器系统集成的总线技术