National Instruments_PXI标准与规范概览_34页.pdf

PXI标准与规范概览标准与规范概览Robert CanikVice President R&DNational Instruments徐赟徐赟中国技术市场主管National Instruments什么是什么是PXI?PXI=PCI eXtensions for Instrumentation 由PXISA组织（1998年成立）管理的开放标准 基于PC的测试、测量与控制的最优平台 具备耐久性、模块化以及CompactPCI欧卡规范的PCI电路总线 高级定时与同步性能仪器技术的发展仪器技术的发展1965198719951997PXI Systems Alliance 协会协会(PXISA)1997年开始筹备 正式成立于 1998 PXISA 目标:维护PXI总线规范 确保产品的互通性 推动PXI标准的发展 60+成员 PXISA 网站(www.pxisa.org)标准规范 教程,应用笔记 以及 技术白皮书 成员公司介绍与产品 新闻与公告PXI 背板背板PCI 总线定时与同步外围模块外围模块机箱机箱控制器控制器 嵌入式PC或远程PC/笔记本接口 可运行所有标准软件PXI 整合各种标准技术整合各种标准技术19982011100%可互换可互换!PXI Then and Now通用操作系统 Windows,Linux 高性能 集成外设接口 千兆以太网口,USB 2.0,ExpressCard等可通过Ethernet/LAN控制PXI实时操作系统 LabVIEW Real-Time,VxWorks 具有时间确定性与高可靠性 运行时可以不需要人机交互设备嵌入式嵌入式PXI系统控制器系统控制器远程远程PXI系统控制器系统控制器基于基于PC控制控制PXI可利用最新的高性能PC可通过菊花链级联构建多机箱PXI系统基于笔记本控制基于笔记本控制PXI可用于便携式应用对于移动式应用,可配合直流供电的机箱使用3U(100mm x 160mm)6U(233.35mm x 160mm)PXI包括两种尺寸规格包括两种尺寸规格PXI与与CompactPCI模块的互操作性模块的互操作性 PXI 与CompactPCI模块完全兼容 相对CompactPCI规范,PXI增加了定时与同步特性例:Agilent N6030A 15-bit,500 MHz 宽带任意波形发生器 1.25 GS/s更新速率Photos Courtesy of AgilentPXI机箱机箱 3U,6U,以及3U/6U混合机箱 4至26槽 适用场合:便携式,台式,机架式 可选AC或DC供电 针对特殊应用 增强坚固型,集成信号调理,集成LCD 减少测试时间举例:通过DMM与矩阵开关的握手实现多个测试点的快速切换和测试 提高测量精度举例:在激励-响应测试中，通过锁相环将数字化仪的采样时钟锁相至一个稳定的参考时钟 实现复杂的测量与应用举例:针对机器自动化应用，同步地实现数据采集、运动控制以及图像采集定时与同步特性的益处定时与同步特性的益处PXI 触发总线 8 TTL 触发，时钟以及握手信号系统参考时钟 10 MHz TTL 等长度路由 偏差 1 ns星型触发总线 每槽1条 星型结构 等长，相同传播延迟 偏差 1 nsPXI提供的定时和同步特性提供的定时和同步特性相关讲座相关讲座:PXI定时与同步技术详解定时与同步技术详解(14:30,会议室会议室405)在在PXI中集成中集成PCI Express技术技术进一步扩展进一步扩展PXI性能性能 串行互连速率达到串行互连速率达到2.5 Gbits/s 低电压差分信号，点对点，8B/10B 编码 x1(by 1)的带宽：250 MBytes/秒秒/方向方向 x16(by 16)的带宽：4 GBytes/秒秒/方向方向 与PCI采用相同的软件模型 确保在软件方面的兼容性 Gen-2(2x Gen 1)和Gen-3(2x Gen-2)的发展方向 几乎所有其他I/O都基于PCI Express总线PCI ExpressPCI Express的架构的架构USB2.0串行串行ATAPCI Slots内存内存PCI ExpressPCI ExpressPCI ExpressCPUHDDAGP显卡插槽显卡插槽HubLink或其他或其他内存桥PCI 插槽插槽本地本地I/OPCI Express插槽插槽PCI Express插槽插槽千兆千兆以太网以太网PCI ExpressSwitchI/O桥桥几乎所有的架构都基于PCI Express开发，与其它I/O互连PCI Express比其它任何I/O相比,具有更低的延迟和更高的带宽基于PCI Express开发的系统为您提供了更高的灵活性，可连接到其他的I/O更好的延时特性增加的带宽1101001000100001101001000100000.1典型延时(s)最高带宽(MB/s)USB 1.1Fast EthernetGigabit EthernetGPIB(488.1)GPIB(HS 488)IEEE 1394aUSB 2.0VME/VXIPCI/PXIPCI Express/PXI Express(x4)最快的仪器总线最快的仪器总线下一代下一代PCI Express01000200030004000500060007000148总线数据传输速率总线数据传输速率(MB/s)串行线对数量串行线对数量PCI(32-bit,33 MHz)每个设备专享带宽每个设备专享带宽PCI Express优势优势 软件兼容性 高吞吐速率 灵活可扩展的带宽 每槽专属带宽 点对点(Peer-to-Peer)高速数据传输 产品生命周期长(主流市场将超过20年)将将PCI Express集成到集成到PXI 背板背板 高达2 GBytes/秒/方向,每槽专用的带宽 高达6 GBytes/秒/方向,到主机的带宽 高达18 GBytes/秒/方向,系统带宽 增强的同步特性 100 MHz 差分时钟,差分触发 向后兼容性 完全的软件兼容 混合插槽定义在同一个插槽中可以支持PCI或PCI Express两种板卡相关讲座相关讲座:PXI High Speed Data Throughput Fundamentals(13:30,大会议堂大会议堂B会议区会议区)PXI 触发总线触发总线(8 TTL 触发触发)PXI Express系统系统控制器控制器星型星型触发触发100 MHz差分时钟差分时钟差分星型触发线差分星型触发线PXIPXI ExpressSYNC ControlSYNC10010 MHzCLKPXI Express系统系统定时插槽定时插槽PXI Express混合混合外围模块外围模块PXI Express混合混合外围模块外围模块PXI Express混合混合外围模块外围模块PXI-1外围模块外围模块PXI Express的尺寸规格的尺寸规格3U(100mm x 160mm)6U(233.35mm x 160mm)XI及PowerXI+及x8 PCI ExpressXI及电源XI+及x8 PCI Express附加电源PXI及混合插槽保证了兼容性及混合插槽保证了兼容性混合插槽的定义混合插槽的定义32 bit CompactPCI板卡PXI Express 板卡混合插槽兼容PXI-1 模块PXI Express 软件规范软件规范 添加系统级管理软件的扩展性:系统级的物理寻址 插槽类型/容量识别 机箱状态监测(温度,风扇速度等)保留与PXI、CompactPCI及其他PCI设备的兼容性选择选择PXI还是还是PXI Express 带宽 PXI:132MBytes/秒,系统中所有模块共享 PXI Express:高达2 GBytes/秒/方向,每槽专用的带宽 高达6 GBytes/秒/方向,到主机的带宽 高达18 GBytes/秒/方向,系统带宽选择选择PXI还是还是PXI Express 同步 PXI 总线触发:简单的触发不需要定时模块 10MHz时钟 板卡到板卡的通讯 PXI Express:包含几乎所有的PXI同步特性,外加 更高精度，更高频率的时钟和触发总线 额外的点对点触发 降低了对于时钟分频的需求(100MHz)选择选择PXI还是还是PXI Express 单槽可保证的最小工作供电 PXI:5V,3.3V,12V,-12V.最低25.6W PXI Express:12V,3.3V,5V Aux,最低30W 电源管理 PXI:无 PXI Express:5V Aux辅助连接，允许通过LAN或者其他事件唤醒，休眠，待机或者安全关机最新规范以及目前的一些工作最新规范以及目前的一些工作最近及未来的规范进展最近及未来的规范进展 最近的补充规范 PXImc:支持多厂商多处理器 增加的电流/引脚:支持为模块提供更高功率 目前重点关注的方向 PCI Express Gen 2&Gen 3:系统带宽:160 GBytes/s 控制器带宽:48 GBytes/s 每槽带宽:16 GBytes/s 软件改进 多厂商触发路由(Multi-vendor trigger routing)输输入入处处理理输输出出处处理理输输入入输输出出总带宽不受系统控制器的带宽限制总带宽不受系统控制器的带宽限制输输入入处处理理处处理理1 GigaBytes/s1 GigaBytes/s1 GigaBytes/s1 GigaBytes/s1 GigaBytes/sPXI Express支持支持Peer-to-Peer数据传输数据传输通过通过PXImc实现多处理器结构实现多处理器结构控制器控制器控制器控制器控制器控制器相关讲座相关讲座:PXI标准的最新发展标准的最新发展PXI MultiComputing技术规范探究技术规范探究(15:30,会议室会议室405)Questions?