回顧與展望儀器儀器控制的功能總線技術的

軟件上都能予以支持并且能更和快速的開發相關的應用。因此，論使用任何總線。擁有一個標準的軟件平臺就顯得至關重要，能夠協助簡化總線變化帶來的復雜性，并充分發揮不同總線的優勢，讓用戶感覺就像在一個平臺下進行開發那樣的簡單和快捷。

儀器總線技術的發展歷來是工程師和科學家們為關心的局部。從上世紀60年代推出的于儀器控制的GPIB總線，測試丈量領域。現在被廣泛使用的USBVXIPXI和推出的LXIPXIExpress不時涌現的新型總線技術在協助我工程師更快捷的完成丈量任務的

也引起了行業內專家們廣泛爭論，同時。究竟哪一種總線將會主宰未來的測試丈量領域呢？1未來的趨勢 混合總線的測試系統 先讓我回顧一下歷史，無論是GPIB還是串口，都已經在測試行業應用超越了數十年，但至今仍有很多的工程師在繼續使用或購買相應的儀器。再來看看幾乎已經退出PC歷史舞臺的ISA 總線

甚至有不少廠商還在生產基于ISA 總線的數據采集卡和GPIB控制卡，現在一些工控機里我仍舊可以看到ISA 插槽的身影。滿足一部分客戶的需求。可以說，任何一種總線都有其在行業內*的優勢

就是一個系統中集成多個自動化測試平臺的不同部件，包括PXI,沒有一種總線會到可以取代其它任何的總線。所謂混合總線的測試系統。PCI,GPIB,VXI,USB,LA N和LXI等不同的總線。從工程師的角度來看，

往往需要平衡多方面的因素。現在產品變的越來越復雜，當設計一個測試系統時。對混合信號測試的要求也就越來越高，這樣就需要利用不同總線測試平臺的優勢，搭建一個混合的測試系統來滿足測試的需求。例如您的系統可能需要像PXI和PCIExpress等模塊化儀器總線所提供的高吞吐量和優良的集成性，同時也

完成一些特定的測試功能。此外，可能需要基于USB或者LA N包括LXI分立式儀器。使用混合的系統，工程師們可以很容易的現有的系統上進行升級或是添加新的部件，而無需重新設計整個系統

這樣的混合系統對軟件的架構提出了更高的要求，同時。希望無論是驅動服務層還是應用軟件層都能對不同的總線平臺進行無縫的支持，也就是說，一個統一的軟件架構將成為整個混合測試系統的核心。如

未來測試系統的趨勢也將是基于混合總線的測試系統。而同時，軟件會在這樣多廠商、多總線的混合系統中體現其核心的地位。2外部總線 GPIB,圖1圖1典型的混合總線測試系統的軟硬件架構 因此我看到這些總線將會長期的共存。Serial,IEEE1394FireWir,USB,LA N以及LXI測試丈量行

外部總線主要提供激進分立式儀器與PC之間的互連性，業。因此我又通常將這一類總線稱之為分立儀器總線。每一種總線針對不同的應用都有其*的優勢，譬如說GPIB作為成熟的總線技術，擁有廣泛的可供選擇的儀器種

用戶可以自由的選擇適合自己應用的總線連接技術。GPIBSerial和Firewir都已經是廣大工程師所熟知的總類；使用USB用戶可以充分利用其即插即用的特性；而使用LA N/LXI可以滿足用戶分布式應用和遠距離儀器通訊的需求。根據對測量功能、帶寬、傳輸延遲、性能和易連接性等的不同需求。

就不一一贅述了這里要和大家一起討論的幾種較新的分立儀器總線技術。USBUniversSerialBuUSB因為其在PC機上的廣泛使用、即插即用的易用性和USB2.0高達480Mbits/傳輸速率，線技術。也逐漸的成為

也使得工程師可以很方便的將基于USB丈量儀器連接到整個系統中。但是USB儀器控制方面亦有一些缺點。比如說USB排線儀器控制的主流總線技術。現在計算機上的USB口越來越多。

惡劣的環境下，沒有工業規范的規格。可能造成數據的丟失；此外，USB對排線的距離也有一定的限制。LA N和LXILA N作為一種成熟的技術，數年前就已經被廣泛的應用于各種測試系統，如遠程的網絡分析儀和數據

并特別適用于分布式的系統和遠程監控，記錄儀等。*激進儀器原來在這方面的空白。作為VXIbu規范的一部分，當時的VXI-11規范就定義了網絡儀器通過TCP/IP進行控制器和設備之間通訊的一

重新定義了一系列基于LA N儀器類，系列規范。LXILA NeXtensforInstrument總線規范源于美國軍方應用的需求。其中包括基于現成的IEEE1588技術的定時指標和可選的LXI觸發總線。但歸根結底，L

只是將多種現有的技術（如LA NIEEE1588等）重新整合成一種新的規范，XI儀器還是一種基于LA N分立式儀器。并沒有太多技術上的革新。此外，LXI目前主要還是針對美國軍方的一些測量

還沒有在工業界得到普及，應用。市場上真正可供選擇的LXI儀器也很有限。無論是LA N還是LXI因為都是基于以太網的通訊方式，以太網自身的一些缺陷還是會存在如需要人工配置IP地址，如何解決IP地址的抵觸問題等；此外，數據傳送的實時性、數據的完整性和平安性等都是需要進一步探討的問題。這里我還要簡單

保證了所有設備中的任何事件介紹一下被LXI所采用的新型時間同步協議：IEEE1588提供了規范的方法用于在網絡上實現亞微秒級的設備同步。協議將從設備的時鐘和主設備的時鐘進行同步。

和時間標志都使用同一個時間基準。使用IEEE1588進行設備同步需要分兩步：1根據佳主時鐘算法確定哪個設備將提供主時鐘；2丈量和修正由于時鐘的偏移量（offset和網絡延遲（networkdelai造成的時

IEEE1588時鐘同步的精度還取決于許多的因素。如主從時鐘的時鐘頻率、時鐘的穩定性、網絡的拓撲結構等。此外，間誤差。現實的應用中。網絡通訊中許多的變數都會或多或少的影響到同步的精度。當我打開現代PC機箱，會發現顯卡往往是基于高帶寬的PCIAGP或是的PCIExpressx16總線，很少能見

一臺分立式儀器雖然在外部提供了USBEthernet/LA N以及RS-232等接口用于和PC通訊，基于USBEthernet等外部總線的顯卡；同樣。但儀器內部還是使用了PCI總線用于內部數據的傳輸。上面的兩個例子都使用了

因為像PCI這樣的內部總線，內部總線用于海量數據的傳輸。相比于外部總線，能夠提供更高的總線帶寬和更低的傳輸延遲（見圖2接下來就讓我來討論一下一些常見的內部總線。圖2相比

內部總線具有較高的總線帶寬和較低的傳輸延遲 3內部總線 VXI,于外部總線。PCI/PXI,PCIExpress和PXIExpress內部總線，也稱之為模塊化儀器總線，提供了開放的多廠商聯合的規范和靈活的

解決不同的應用需求。這樣的儀器不只具有更好的集成性和可擴展性，軟件來創建用戶自定義的儀器。同時提供更佳的軟件靈活性。如上圖所示，內部總線具有的高帶寬特性對于高速流盤和激勵/響應測試的應用來

而低延遲則決定了少量數據傳輸時的測試時間，如對數據傳輸延遲要求較高的數字萬用表+開關的掃描測試。罕見的內部總線包括VXI,說至關重要。PCI/PXI,PCIExpress和PXIExpress等。VXI和PCI/PXIVXIVMEb

勝利地減小了激進儀器系統的尺寸并提高了系統集成化的水平，ueXtensforInstrument早引入模塊化儀器概念的總線。主要用于滿足自動化測試應用的需要，并已勝利應用于軍用航空的測試和制

由于VXI價格高貴且基于過時的VME總線，造業的測試等。然而。而現代計算機又不支持這種總線結構；隨同著PXIPCIeXtensforInstrument總線的推出，VXI*逐漸的減小，而PXI增長

早已在數年前超過VXI成為模塊化測試測量的主流技術。PXI因為基于幼稚的PCI總線技術，卻勢不可擋。和VXI相比，具有更快的總線傳輸速率（132MB/vs40MB/更小的體積以及更好的性能價格比。此外，PXI能夠

得益于軟件的靈活性和不斷更新的模塊化硬件，提供納秒級的定時和同步功能以及堅固的工業特性。后。用戶可以少的投資隨時升級整個測試系統。如此優良的擴展性，靈活的軟件架構使得基于PXI

即使132MB/PCI總線帶寬也難以滿足許多新興應用的需求。因此PCI-SIGPCI總線規范的制訂實體）模塊化儀器平臺的系統集成變得更加的普遍。PCIExpress現在基于PC測試應用對于總線帶寬的要求越來越高。

PCIExpress堅持了與PCI總線的軟件推出了新一代的高速內部總線：PCIExpress作為對PCI總線的一個革新。

并用高速串行總線代替了保守的并行總線。PCIExpress通過多通道差分信號來實現雙向數字的傳輸，兼容性。每一個傳輸方向的一個通道就可提供250MB/帶寬，組合多個通道（x16高可達4GB/傳

PCIExpress因為采用了的軟件架構*確保了和現有PCI軟件兼容性輸速率。與PCI總線上所有設備共享帶寬的方式不同的每個PCIExpress設備都享有一個的帶寬來保證數據通路的疏通無阻（見圖3此外。

PCIExpress核心芯片（PCIExpressx4Switch利息將在2008年降到大約每片2.4美金，據機構預測。同時借鑒PCI總線在現今市場的巨大勝利，因此很多專家都預測PCIExpress將在未來成為高速

PCIExpress總線的推出使得許多高速的測試應用變為可能，總線的主流趨勢。對于測試丈量領域而言。例如每秒高達幾百幀的圖像采集與存儲、上GHz數字化儀和信號發生器，數字通訊協議的測試與驗證等等，因此

為工程師們帶來更高的性能和更快的速度。圖3所有PCIExpress插槽具有的帶寬來連接PC內存，有理由預見PCIExpress總線將在未來成為新一代的模塊化儀器總線。無需像傳統PCI那樣共享帶

使得PXI測試丈量領域被廣泛的應用。如今將的PCIExpress技術融入到PXI規范中，寬 PXIExpress使用幼稚的PCI技術大幅推動了PXI總線的發展。使得新型的PXIExpress總線可以協助工程師滿足更多的應用需

通過在背板使用PCIExpress技術，求。PXISA *組織已在2005年第三季度正式推出了PXIExpress軟硬件規范。PXIExpress能夠將帶寬整整提高45倍，從原來PXI132MB/提高到現在6GB/同時保

使得PXIExpress能夠進入到更多以往被儀器所統制的一些應用領域，持了和原來PXI模塊在軟硬件上的兼容性。如此性能的提升。如中頻乃至射頻的數字化儀、通訊協議的驗證等。由于PCIExpress和PCI之間的軟

PXIExpress同樣可以沿用以往PXI提供的規范軟件架構。為了提供硬件的兼容性，件兼容性。的CompactPCIExpress規范定義了混合的插槽用來同時支持基于PCI或PCIExpress架構的模塊。通過融合的商業技

使用戶能夠術：PCIExpress將在不久的未來看到全新模塊化儀器總線PXIExpress為用戶帶來的技術和高速性能。4軟件是核心 使用統一的軟件平臺 混合系統作為測試丈量領域的發展趨勢。

同時能使用現有的分立式儀器進行一些特殊的丈量。而軟件對于這樣多廠商，不只享受模塊化儀器的高速和靈活性。多總線的混合系統顯得尤為的重要。擁有一個統一的軟件架構能夠大大簡化系統編程的復雜性，并

底層的硬件使用了包括PXIGPIBLXI等多種測試總線，防止不同儀器之間帶來的兼容性問題。圖1混合系統中。而在上層卻是一個由丈量和控制服務層和應用開發層組成的統一的軟件架構。丈量和控

用于連接軟件和硬件并簡化硬件配置局部的測試代碼。為了將硬件無縫的集成到軟件中去，制服務層包含靈活的設備驅動。工程師們希望能夠有高性能、易于編程且繼續可升級的API來幫助開發。VISA Virtua

并且獨立于您所使用的儀器總線。無論是使用PXI,lInstrumentSoftwarArchitectur規范就是提供了這樣一種通用的API負責和驅動軟件進行通訊。VXI,GPIB,LA N還是LXI總線，VISA 都提供了規范的

同時從軟件上保證了總線之間的互換性。此外，函數庫和儀器進行通訊。網上超越4000種可供下載的儀器驅動可以協助您簡化儀器功能的復雜性，快速的開發儀器驅動應用。作為儀器驅動的另一種標準，IVIInterchan

對于一些的儀器類，gVirtualInstrument規范定義了通用儀器的互換性。如示波器，信號源等，您可以隨意的將現在使用的儀器換成一臺其他生產廠家、甚至是其他總線的另一臺同類的儀器，而不

總是希望使用符合行業規范的軟件開發環境來進行整個系統軟件的開發。LabVIEW作為一個專為測試丈量設計的編程語言，需要修改任何的軟件測試代碼。應用開發層。使用了工程師們熟悉的圖形化的編

能夠協助用戶和快速的開發測試應用。隨同著LabVIEW8推出，程方式。使用LabVIEW進行數據采集和儀器控制的功能被進一步的加強，的項目管理和分布式智能更是適合混合測試系統的軟件開發。目前

除了LabVIEW用戶也可以根據自己的喜好，LabVIEW已逐漸地成為測試丈量行業規范的軟件開發平臺。當然。選擇其他編程語言，如LabWindows/CVIVBC++等進行開發。軟件就是核心，LabVIEW加上標

協助工程師簡化軟件的復雜性，更好的發揮混合測試系統的強大功能。5總結 當今的測試丈量領域，無論是經久不衰的激進儀器總線準的丈量和控制服務（如VISA ,IVI等）就構成了這樣一個統一的軟件平臺。

都會在未來共存，還是新型高速的模塊化儀器總線技術。或許只是*大小和應用需求不同的分別。也將看到越來越多的基于多種總線的混合測試系統，工程師們終在乎的不再是使用何種總線，而是無