隨著PC產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，帶動(dòng)著一波波工業(yè)界替換傳統(tǒng)解決方案的潮流。過(guò)去三十年間，自有的技術(shù)主導(dǎo)著工業(yè)控制、測(cè)試與自動(dòng)化的發(fā)展，如PLC與各式的field bus。但是自從Intel的CPU速度與穩(wěn)定度的提升，以及Microsoft在操作系統(tǒng)上的廣泛采用，使得PC的功能不再只局限于網(wǎng)絡(luò)功能與數(shù)據(jù)處理。

        PC技術(shù)的推展，使得各式工業(yè)計(jì)算機(jī)的規(guī)格各執(zhí)擅場(chǎng)，如PICMG的單板計(jì)算機(jī)規(guī)格、使用于嵌入式應(yīng)用的PC/104+規(guī)格，以及PXI/CompactPCI規(guī)格的誕生。目前PXI的系統(tǒng)已廣泛且成功地應(yīng)用于汽車(chē)測(cè)試、半導(dǎo)體測(cè)試、功能性測(cè)試、航空設(shè)備測(cè)試以及軍事的應(yīng)用之上。相較于其它的工業(yè)規(guī)格，PXI具備較佳的效能與較低的成本優(yōu)勢(shì)。本文將專(zhuān)門(mén)討論P(yáng)XI技術(shù)發(fā)展與近況。

二、PXI 組織與產(chǎn)品近況

        PXI 為PCI eXtensions for Instrumentation 的縮寫(xiě)。而制訂并推廣PXI規(guī)格的組織就是PXISA (PXI System Alliance)，PXISA于1997年成立，并于該年推出1.0版的PXI規(guī)格。PXISA是一個(gè)非營(yíng)利的組織，且其會(huì)員分為三個(gè)不同的等級(jí)，分別為Sponsor membership，Executive membership與Associate membership。除了年費(fèi)的不同外，各等級(jí)的會(huì)員負(fù)有不同的責(zé)任、義務(wù)與權(quán)利。Sponsor會(huì)員需具備一年以上的Executive會(huì)員資格，并且可于PXISA董事會(huì)中占一個(gè)席次。Sponsor會(huì)員負(fù)責(zé)規(guī)格的起草與修改，并提出初版的制訂，且具有對(duì)PXI規(guī)格承認(rèn)的投票資格，Sponsor會(huì)員并主導(dǎo)PXI規(guī)格的行銷(xiāo)策略的建立。Executive會(huì)員則可以積極參與行銷(xiāo)方向與規(guī)格技術(shù)方面的意見(jiàn)交流，并且也具備對(duì)PXI規(guī)格的同意投票權(quán)。第三級(jí)的Associate 會(huì)員則無(wú)投票權(quán)，但經(jīng)由PXISA可以獲得最直接的第一手信息。目前PXISA中全球總計(jì)超過(guò)50個(gè)公司加入，且其中不乏業(yè)界知名公司，如Teradyne與Advantest。亞洲方面目前共有五家公司加入PXISA，分別為凌華科技(ADLINK Technology)，致茂科技(Chroma)、位于日本的Advantest與SRC corporation，以及位于韓國(guó)的CMI Technology。其中僅臺(tái)灣的凌華科技ADLINK Technology與日本Advantest具有第二級(jí)的Executive會(huì)員資格。PXI的規(guī)格于2000年時(shí)推出2.0版，并于2003年二月時(shí)將規(guī)格更新至2.1版。有興趣的讀者可以自行前往PXI的官方網(wǎng)站下載PXI的規(guī)格()。

        隨著PXISA的接受度提高，以及全球眾多廠商的加入，目前PXI已不會(huì)讓客戶(hù)有被單一廠商綁住規(guī)格的憂(yōu)慮，且市場(chǎng)上有超過(guò)六百種不同的PXI模塊問(wèn)世。目前PXI接口上可以取得的模塊包括：
Pentium III GHz 等級(jí)PXI 控制器、
取樣頻率達(dá)GS/s之高速波形擷取模塊(High speed digitizer)、
任意波形產(chǎn)生器(Arbitrary waveform generator)、
射頻信號(hào)分析模塊(RF analyzer)、
各式信號(hào)交換模塊(Switching modules, from DC to GHz)、
光交換模塊(optical switching modules)、
各式數(shù)據(jù)擷取模塊(DAQ modules)、
數(shù)字傳輸模塊(DIO modules)、
計(jì)數(shù)器/定時(shí)器(Counter/Timer modules)
、、、等等不勝枚舉。

        多重的PXI模塊選擇，搭配不同機(jī)箱，使得PXI可以符合各種應(yīng)用需求，并且易于維護(hù)(easy to maintain)。

三、PXI技術(shù)簡(jiǎn)介

        以?xún)x器平臺(tái)的演進(jìn)來(lái)說(shuō)，早期由廠商推出各種獨(dú)立的儀器，由面板控制所需功能。想要透過(guò)其它的方式來(lái)取代面板的操控，最廣受歡迎的就是GPIB接口，也就是IEEE488接口。然而GPIB接口的速度慢，且當(dāng)使用多項(xiàng)設(shè)備時(shí)，需要額外的電路來(lái)達(dá)到同步觸發(fā)的需求。1980年代，VXI 的出現(xiàn)，將高階量測(cè)與測(cè)試應(yīng)用的設(shè)備，帶進(jìn)了模塊化的領(lǐng)域。然而VXI的價(jià)格則并非各等級(jí)之客戶(hù)都負(fù)擔(dān)的起，所以基于PC技術(shù)的演進(jìn)與穩(wěn)定，PXI延續(xù)模塊化的精神，以較緊實(shí)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、較快的總線(xiàn)速度，以及較低的價(jià)格，提供量測(cè)與測(cè)試設(shè)備一個(gè)新的選擇。

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    PXI 的規(guī)格區(qū)分為硬件與軟件兩個(gè)部分。其中硬件的部分是基于CompactPCI的規(guī)格，也就是PICMG 2.0。建構(gòu)于CompactPCI的機(jī)構(gòu)規(guī)格與PCI的電氣規(guī)格之上，加上儀器上所需要的電氣信號(hào)延伸，即是所謂PXI的規(guī)格。所以，PXI的數(shù)據(jù)傳輸速率的峰值于33MHz與32-bit的總線(xiàn)上，可達(dá)132MB/s。于66MHz，64-bit BUS上則可高達(dá)528MB/s。遠(yuǎn)高于GPIB與VXI接口的傳輸速率。

        PXI上的儀器延伸信號(hào)包括：
10MHz 參考時(shí)脈 (10MHz Reference Clock)
8-bit PXI觸發(fā)總線(xiàn) (PXI Trigger Bus)
星形觸發(fā) (Star Trigger)
13-bit局部總線(xiàn) (Local Bus)

        PXI 背板(Backplane)上的每一個(gè)擴(kuò)充槽，皆有一專(zhuān)用10MHz參考時(shí)脈，其時(shí)脈歪斜(Skew)之精確度必須小于1ns，故可利用作為各擴(kuò)充槽之基礎(chǔ)時(shí)脈，以達(dá)同步之效。

        PXI 觸發(fā)總線(xiàn)是由八個(gè)信號(hào)組成，各擴(kuò)充槽皆連接至此總線(xiàn)，而透過(guò)PXI 觸發(fā)總線(xiàn)，亦可達(dá)到同步的功能。但因?yàn)槠淇偩€(xiàn)之特性，所以時(shí)脈歪斜之精確度僅要求至小于10ns。利用PXI觸發(fā)總線(xiàn)，可以于其上傳輸觸發(fā)信號(hào)，甚或是數(shù)據(jù)擷取的時(shí)脈信號(hào)。

        星形觸發(fā)則由位于系統(tǒng)槽旁之星形觸發(fā)控制器 (Star Trigger Controller)產(chǎn)生，至多可提供13個(gè)信號(hào)至各擴(kuò)充槽。如同參考時(shí)脈，星形觸發(fā)信號(hào)是由星形觸發(fā)產(chǎn)生器將信號(hào)一對(duì)一的送至其它的擴(kuò)充槽上，所以其時(shí)脈歪斜也小于1ns。星形觸發(fā)控制器可以確保每一個(gè)擴(kuò)充槽接收到此一觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間精確度。

        局部總線(xiàn)則是將相鄰的兩個(gè)擴(kuò)充槽連接起來(lái)，而此一局部總線(xiàn)，僅兩兩相鄰的擴(kuò)充槽可利用之。模塊廠商可以利用該總線(xiàn)將控制信號(hào)一級(jí)一級(jí)傳輸，或者作為區(qū)域的通信管道。

        PXI背板上的PCI segment可以利用一般的PCI bridge來(lái)延伸擴(kuò)充槽的數(shù)目，也可以利用串行式傳輸技術(shù)，將PCI的信號(hào)延伸至其它的機(jī)箱。

        不同于其它的總線(xiàn)規(guī)格，PXI于軟件上對(duì)系統(tǒng)控制模塊與周邊模塊作了規(guī)范。例如：PXI周邊模塊的廠商，必須提供可使用于Microsoft Windows的驅(qū)動(dòng)程序，而PXI控制模塊則必須基于80x86架構(gòu)，并可支持Microsoft Windows。隨著各式操作系統(tǒng)的接受度提高，未來(lái)將可能加入PXI軟件的規(guī)格制訂。除了對(duì)軟件架構(gòu)上的規(guī)范外，PXI也制訂了硬件敘述檔案(Hardware Description Files)的規(guī)格，系統(tǒng)操作人員可利用這些檔案，透過(guò)軟件管理PXI系統(tǒng)上的模塊。

        簡(jiǎn)單的說(shuō)，PXI的儀器延伸信號(hào)，提供了各PXI模塊一個(gè)硬件的管道，不需經(jīng)過(guò)軟件的監(jiān)督，PXI的模塊可實(shí)時(shí)于此一管道上利用硬件的信號(hào)互相溝通。如此可以減低CPU的負(fù)擔(dān)，并加速軟件程序的執(zhí)行。并且基于x86架構(gòu)與廣泛采用的Windows，可以有效降低PXI產(chǎn)品的學(xué)習(xí)曲線(xiàn)與購(gòu)入成本。

四、結(jié)論
        目前PXI的系統(tǒng)已廣泛且成功地應(yīng)用于汽車(chē)測(cè)試、半導(dǎo)體測(cè)試、功能性測(cè)試、航空設(shè)備測(cè)試以及軍事的應(yīng)用之上。開(kāi)放的軟硬件架構(gòu)，永遠(yuǎn)是各式解決方案的趨勢(shì)。而PXI架構(gòu)于商用PC的技術(shù)之上，使取得成本大幅降低。而目前PXISA的規(guī)模，已達(dá)到可以提供客戶(hù)多重選擇與多重制造商的保障，未來(lái)將會(huì)有更多的應(yīng)用采用PXI作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

公司簡(jiǎn)介：凌華科技于推廣PXI規(guī)格不遺余力，除積極參與PXI規(guī)格與行銷(xiāo)策略的制訂外，并研發(fā)制造PXI控制器與多種機(jī)箱以滿(mǎn)足各種不同規(guī)模的應(yīng)用。加上凌華科技齊全的PXI/CompactPCI量測(cè)與自動(dòng)化模塊，提供客戶(hù)全新的選擇，并滿(mǎn)足客戶(hù)一站購(gòu)足的需求。

（轉(zhuǎn)載）