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文章出處: 安捷倫科技 產品生命期內的更好延續 產品生命期的不同階段往往使用不同類型的儀器。例如在研發中通常使用臺式儀器，因為它能提供對測量的互動控制和快速反饋。而當產品投入制造時，為減小自動測試系統的體積，有時會采用PXI或VXI的模塊化解決方案。 可惜在從臺式儀器轉到模塊化儀器時，硬件、軟件和測試策略往往因沒有延續性而造成時間和資金的浪費。LXI解決方案則通過提供具有不同外形尺寸的儀器，如臺式儀器、模塊化儀器、合成儀器的相關和同一產品，有可能改變這種狀況，從而在產品整個生命期更容易地沿用已有的測試策略和系統軟件。 建立使用PXI、VXI和LXI的混合型測試系統是本系列應用指南中的第四篇，它幫助您處理從GPIB、PXI或VXI轉到LXI的過程。這篇應用指南把PXI 、VXI與LXI作比較，勾畫融入現有測試設備和軟件的混合系統體系結構，描述未來轉向全套基于LXI系統的可能。 評估模塊化系統 PXI和VXI包括若干離散部件，如主機、插卡、I/O、PC、軟件，以實現一臺獨立儀器，甚至是全套堆疊儀器集成系統的功能(圖1)。為實現相同的測量和分析能力，在主機(或背板)、插卡和主控PC間有大量的數據傳送。最終用戶或系統集成者要提供一定數量的程序，以實現所要達到的功能水平。生成的軟件應用程序提供用戶界面、大部份(非全部)測量能力、數據顯示，以及數據分析例程。 用可接受的性能進行所有這些工作通常需要用強大的PC處理和分析測量數據、控制硬件和提供用戶界面。當把一臺外部PC作系統主控機使用時，無論I/O是使用MXI還是GPIB，都需要配置和安裝接口卡。在使用嵌入式控制器時，可能需要有能容納控制器和各種插卡的更大主機。雖然這種方法不需要至外部PC的接口，但仍需要接至外部PC的監視器、鍵盤和鼠標。 盡管這種較為復雜的方法在某些特定應用中已相當流行，但并不是萬能的解決方案 — 我們需要仔細考察它的優點和缺點。 PXI和VXI的優點 與堆疊儀器集成系統相比，PXI和VXI在硬件、連通能力和程序方面有許多優點。 硬件: 一項主要優點是開關密度，它可把源和測量能力壓入到一臺主機中。PXI和VXI通常要比類似功能的堆疊儀器集成系統小。由于它們有高速背板和觸發能力，因此在觸發和同步方面也優于堆疊儀器集成系統。 連通能力: PXI和VXI提供眾多備選I/O方案: MXI，GPIB，Ethernet，USB，Firewire和串行接口。因此您能更好兼顧性能和方便性。 編程: 系統建造者可使用基于圖形的或文本的開發環境建立需要的測量和分析功能。雖然可能難以與寄存器基PXI和VXI插卡一道工作，但設備驅動程序的使用將極大簡化通信和編程(見旁注)。所產生的測量解決方案會比用臺式GPIB儀器構成的等效堆疊儀器集成系統更小，也更快。 編程寄存器設備 由于PXI和VXI利用了計算機總線(如VME、PCI、cPCI)，它們的插卡通常要依賴基于寄存器的操作讀取或設置屬性、初始化測量、加載或卸載數據等。用這種類型的低級程序實現對各模塊的詳盡計算機控制，不過它可能是相當復雜和費時的。 一種流行的解決方案是采用儀器驅動程序，它處理低級別的細節，而讓程序處于較高的級別。最適合驅動程序的選擇取決于所使用硬件或軟件類型。例如 National Instruments的LabView使用IVI-G驅動程序，LabWindows使用IVI-C驅動程序。雖然許多安捷倫儀器也能使用IVI-C和 IVI-G，但安捷倫和更多的公司提供了IVI-COM驅動程序。它是中性的語言和平臺，一個版本就可工作于所有Microsoft* COM (和兼容)環境，和由Microsoft Excel使用。它不僅提供更高的靈活性，您可在熟悉的開發環境中工作，還能通過諸IntelliSense彈出菜單這類新特性提高您的工效，該彈出菜單為您提供屏上的命令完成幫助。 
圖1. 典型VXI系統 PXI和VXI的缺點 PXI和VXI的缺點會影響到您建立充分滿足測試系統預算、技術和生命期規范要求的能力。 系統控制主機: 與典型堆疊儀器集成系統不同，基于PXI或VXI的系統強烈依賴主控PC的性能 — 但性能越高，售價也越高。此外，這種與PC相關的方法不能很好適應大而復雜的系統: 越多的模塊越頻繁地傳送更多的數據，使PC成為處理過程的瓶頸，導致系統總體性能變慢。 嵌入式控制器有與身具有的不足。由于生產量有限，因此其售價是同檔臺式PC的3到8倍。其性能和能力也往往滯后于最新技術進步。 硬件: 除了PXI和VXI的高入門費外，如果打算允許未來的系統擴展，您可能需要購買有比實際需要更多插槽的主機，一旦主機插滿模塊，即使系統只需再增加一塊插卡，您也得再增加另一臺主機的費用。 如果在模塊化儀器中沒有所需要的功能，就必須在系統中增加臺式儀器。這樣的例子包括許多射頻測量和高功率電源。臺式儀器的加入會增加系統集成和編程的復雜程度。甚至完全抵消VXI或PXI在體積小方面的優勢。 連通能力: 用MXI或GPIB作接口會增加硬件成本和至外部主控PC的配置復雜程度。 編程: 由于大多數PXI和VXI設備缺少的用戶界面，即使控制最為簡單的設備，也需要購置、安裝和配置某種類型的軟件，作為虛擬前面板或基于瀏覽器的用戶界面。還可能需要用另外的程序執行測量、管理數據和分析結果。此外，提供這些能力的專用測試和測量軟件要比來自Microsoft和其它廠商的商業編程環境貴得多。 探索基于LAN的混合型系統 LAN已經成為自動測試系統的標準接口。雖然最早的配備LAN的儀器就能提供一致性的接口，但現在的LXI標準更可確保用一致性的規范使用來自多家廠商符合標準的儀器1。 在多數情況下，可用比較直接的方式建立包括LXI、GPIB、PXI和VXI硬件的混合型系統�；旌闲徒Y構可發揮單一系統內每種體系結構的優點。除了通過保護測試資產中的已有投資而節省資金外，由于您能繼續使用熟悉的硬件、接口和軟件，因此還能幫助您節省時間。 典型LXI系統從主控PC及其內置LAN端口開始，通過可從市場上購置的LAN交換機或路由器，該內置LAN端口提供至本地和遠程LXI標準設備的連接。這也是混合配置LXI設備及與它一道工作的VXI或PXI主機的開始點。目前有四種切實可行的可能方案。 方案1: VXI和GPIB 如果VXI主機中包括GPIB 0槽卡，就能通過增加如Agilent E5810A LAN/GPIB這樣的接口轉換器經LAN連接到PC (圖2)。在VXI主機(GPIB) 和路由器 (LAN) 間接入網關，任何在PC上運行的應用就能與作為GPIB設備的VXI硬件暢通通信。 優點: 這種混合型結構不需要在PC中安裝GPIB卡。使用網關保持地址不變，因此也不需要任何軟件改變。 缺點: 如果網關跟不上VXI主機中安裝的任何高性能測量插卡的要求，系統性能可能降低。
圖2. 用路由器加LAN/GPIB網關建立系統
圖3. 在VXI主機中增加LAN 0槽插卡，建立基于LAN的混合型VXI/LXI系統 方案2: VXI和LAN 當VXI主機配有LAN 0槽插卡時，把它加入系統網絡就像把它接到LAN路由器上一樣簡單 (圖3)。即使配有LAN的VXI系統不具備LXI符合性，它仍可在網絡上與任何VXI設備共存。 優點: 系統中的每臺LXI或VXI儀器都能利用LAN的I/O速度。如果系統軟件已編程為通過LAN與VXI硬件通信，地址將保持不變，因此軟件只需很少，甚至不需要改變。任何必要的軟件改變都不太復雜，即使是用LAN 0槽插卡代替MXI或 Fireware 0 槽卡2。 缺點: 根據安裝設備情況，這種配置的性能有可能低于純基于背板的系統 (使用MXI接口的系統)，但它要比方案1描述的LAN/GPIB配置快。 方案3: 嵌入式控制器 如果基于PXI或VXI系統使用主機內的嵌入式控制器，就可通過其內置的LAN端口把該控制器接到測試系統網絡。系統內的PXI或VXI部分仍由在嵌入式 PC上運行的已有軟件控制。為簡化系統總體結構，可通過修改已有軟件控制LXI設備，而不再需要僅用于控制LXI設備的外部PC (圖4)。 優點: 這種簡明方法使基于PXI或VXI的系統也擁有LXI的優點。如果某種模塊化LXI設備可提供PXI或VXI不具備的功能性，那么以這種方式建造的系統將比使用GPIB的系統更簡單，也更緊湊。 缺點: 通過修改已有軟件的方法控制LXI設備有可能影響系統性能，因為它增加了嵌入式PC的負擔; 它也對大多數LXI設備的內置智能有一定影響。這樣的系統結構還要求另增LAN路由器，從而稍微增加了系統成本和復雜性。 方案4: LXI標準的主機 一些基于PXI儀器制造商積極支持LX標準。為便于從PXI轉向LXI，至少有一家廠商推出了支持眾多開關模塊的LXI Class C標準主機3。采用這種方法，您只需在配有PXI 0槽接口的LXI標準主機中安裝開關卡，并把該接口卡接到 (通過它的LAN)端口系統路由器(圖5)。 優點: 這一解決方案提供現有PXI開關卡的種種優點 — 高密度、眾多能力 — 在基于LXI的系統中。對于新系統來說，這種方法的成本也往往低于使用嵌入式控制器或PC-PXI接口的全PXI解決方案。 缺點: 當前對這種方法的支持僅有PXI開關卡。未來發展有可能支持寄存器基PXI測量卡的要求。 所有這四種方案都能通過保護您在系統硬件和軟件上的已有投資而實現高效、低成本的轉變。 這些混合型結構的不足之處將會在未來以LAN為中心的全LXI系統體系結構中容易地補救。
圖4. 帶有LAN端口的嵌入式PC作為混合型VXI/LXI或PXI/LXI系統中的系統控制器 1. 為更多了解LXI和LXI聯盟的情況，請訪問: www.lxistandard.org。 2. 一個例子是VXI Technology EX2500 LXI-VXI Gigabit Ethernet 0槽接口。 3. Pickering Interfaces 60-100和60-101是支持各種3U PXI模塊的7槽主機。
圖 5. 符合LXI標準的主機帶來從PXI轉向混合型PXI/LXI系統的優勢
圖6. 用多臺路由器實現本地和遠程LXI設備至PC LAN端口的容易連接 從混合型邁向全LXI 作為PXI或VXI的替代，LXI沒有專用系統背板復雜性和開發投入。當您用臺式儀器和模塊化LXI儀器建造系統時，應具有與使用GPIB儀器同樣的觀念: 各設備都包含內置的測量功能和智能，并提供規定的測量精度。但LXI增加了超過GPIB的觸發和同步能力，并能匹敵甚至超過PXI和VXI。通過LXI的這些能力，您的編程工作就可集中于測試管理，以及對測試結果的分析、管理和生成報告4。 隨著更多LXI標準產品的推出，系統就有可能演進到全LAN結構。這些系統將儀器數量以及本地和遠程LXI儀器的需要，配置一個或多個LAN路由器 (圖6)。每一臺儀器都可使用標準網絡電纜而享受到LAN的速度。各LXI儀器內置基于瀏覽器的界面有助于加快和簡化儀器或系統的配置和調試。LAN的久性和來自IEEE 1588精密時間同步協議 (PTP) 將能實現多種新的能力和應用。 用LXI建立新的可能 LXI標準儀器開辟了許多新的可能，而使用傳統臺式儀器堆疊集成或卡箱式儀器是難以、甚至是不可能實現的。下面僅是有可能用LXI實現的5個例子。 伴隨產品整個生命期的持續性解決方案 系統開發者可在研發階段使用LXI標準的臺式儀器，用儀器的按鍵、旋鈕和顯示快速訪問各種測量和分析能力。在生產制造中，系統包含具有同樣性能的無前面板模塊化儀器，它可使用在臺式儀器上開發的同樣軟件和程序。除了硬件和軟件的持續利用外，您還無需為有限的空間犧牲功能、精度和技術性能。 遠程工作 通過LAN接口，能把LXI儀器放在遠離PC和其它儀器的地方。例如把儀器放在靠近監視和控制的裝置或處理器處，然后把儀器接到測試實驗室或生產線5的LAN端口。LXI設備甚至能放在測試夾具中，從而能以最少的接線得到更好的測量結果。 分布式測試 當前一代系統采用以PC為中心的方法，由計算機控制各種基礎儀器和機箱中的插卡。作為下一代系統，LXI有可能利用內置于各儀器中的智能，建立分布式的測試系統。大多數分析和同步在測量硬件中執行，而只向PC發送分析結果，從而減少了數據流，為PC卸載很多的工作量。。LXI B類和A類設備能在規定時間，或在接到來自其它儀器的信息時開始活動，從而簡化了定時設置。儀器也能使用對等和一對多的方式交換信息。這種體系結構中的 PC和I/O速度一般不會成為大型復雜系統的速度瓶頸。 對等觸發 由于一臺儀器或設備可向另一設備通過 LAN或觸發總線發送觸發和信息，因此LXI能讓PC執行其它更高級的任務。對等觸發有助于免除向系統中各儀器發布精確觸發的實時控制。系統軟件中可以很少使用等待狀態和狀態查詢，從而縮短了總測試時間。現在，智能儀器間能容易地通過LAN或硬件觸發進行彼此間的通信，使計算機輪詢和等待狀態減到最少，也就簡化了編程和加快了測試計劃的執行。 基于時間的觸發 采用IEEE 1588 PTP，就為同步系統內和儀器間的測量提出了革命性的方法。例如這種方法不再需要會限制儀器間距離的專用外觸發電纜。所有測量數據都附有時間標簽，因此能更早、更有效地進行深入的后測試分析。 邁向測試的明天 LXI解決了像您這樣的系統開發者所面臨的各種主要問題: 降低成本、縮小系統尺寸、簡化集成、提高吞吐率，以及為硬件和軟件的重復利用提供更多機會。這些好處使LXI成為適應當前和未來的測試體系結構。 為幫助您充分認識這些好處，我們把LXI作為Agilent Open概念的組成部分。Agilent Open之所長遠不止是儀器 — 它是我們幫助您簡化使用PC標準I/O和開放軟件工具簡化整個測試過程的方法 (圖4)。隨著技術的發展，我們相信廣泛使用的標準將能容易地延長系統壽命和融入新的技術進步，例如LXI。 用PC標準I/O簡化系統通信和連通能力 系統I/O不再意味著專用的昂貴接口和電纜。您能選擇適合當前需要的I/O連接: 大多數Agilent Open儀器都配有GPIB、LAN和USB端口。這樣的靈活性使您能選擇最適合目前系統的接口，而未來再轉換到另一種接口。我們還提供各種接口網關和轉換器，因此您能容易地把GPIB儀器融入基于LAN和USB的系統中。 用系統就緒儀器建立通用的測量解決方案 您能容易地為測試系統選擇Agilent Open儀器，它們有高吞吐率，能容易地集成到您的測試軟件和系統機柜中。無論您選擇的是傳統儀器、模塊化儀器，還是功能模塊，都能用我們的IO Libraries Suite快速和正確地連接。在幾分鐘內，就完成自動安裝Agilent Connection Expert，配置接口，查找來自眾多制造商的已連接儀器，以及驗證通信。 用開放軟件工具實現高效的開發 您不必僅僅為測試編程花大量時間惡補不熟悉的程序語言。Agilent Open讓您在熟悉的測試軟件開發環境中工作。在這里使用的是像標準儀器驅動程序這樣的開放軟件工具，以及至Microsoft Excel，或至流行程序語言，如Visual Basic，C，LabVIEW，Agilent VEE Pro，Visual Basic.NET，Visual C++，Visual C#等的鏈接。在您熟悉的環境中工作，您集中關注的是您的產品，而非測試產品所需要的代碼。 通過Agilent Open和LXI的組合能力，Agilent幫助您和您的團隊開啟簡化系統建立之門，并創造測試中新的可能。
圖7. 通過Agilent Open和LXI，LAN成為能容易融入當前和未來測試資產的測試系統主干 |
