VXI總線自動測試系統(tǒng)的集成

周翔寧

摘 要：介紹了VXI總線的特點(diǎn)及其系統(tǒng)構(gòu)成，分析了系統(tǒng)集成時應(yīng)注意的要素，指出零槽控制器和系統(tǒng)開發(fā)軟件平臺所處的地位

關(guān)鍵字：VXI總線；測試系統(tǒng)

VXI總線技術(shù)是80年代末期國際上出現(xiàn)的測控領(lǐng)域的新技術(shù)。與其它總線相比，它具有高可靠性、數(shù)據(jù)吞吐量大、數(shù)傳方式靈活、獨(dú)特的儀器總線和標(biāo)準(zhǔn)化程度高等特點(diǎn)。VXI總線技術(shù)首先在航空、航天和軍事等領(lǐng)域應(yīng)用，并已向通信、能源和醫(yī)療等領(lǐng)域普及。目前，國際上許多廠家已生產(chǎn)了上千種VXI產(chǎn)品，工程技術(shù)人員可選擇這些產(chǎn)品集成VXI總線自動測試系統(tǒng)。本文總結(jié)我們的經(jīng)驗(yàn)，對系統(tǒng)集成過程中常出現(xiàn)的共性問題進(jìn)行討論。

1.VXI總線系統(tǒng)的構(gòu)成

VXI總線系統(tǒng)的基本構(gòu)成可分為計算機(jī)及軟件、機(jī)箱和模塊儀器三部分。

（1）計算機(jī)及軟件：

組建VXI總線系統(tǒng)，從系統(tǒng)規(guī)模方面看，分為多機(jī)箱和單機(jī)箱兩種。在多機(jī)箱中，其間的連接方式又分為網(wǎng)絡(luò)式和總線擴(kuò)展式。總線擴(kuò)展式方式包括MXI總線、GPIB總線和串行總線（RS_232，RS_422）；從計算機(jī)所處位置看，分為外置式和嵌入式。若對系統(tǒng)體積無要求采用外置式，否則，則采用嵌入式。

（2）機(jī)箱：VXI總線主機(jī)箱必須符合四種尺寸類別之一：

a）提供J1背板、并只準(zhǔn)A尺寸模塊的主機(jī)箱稱“A尺寸”主機(jī)箱，它與VME總線機(jī)箱規(guī)定相符。

b）最大允許插入B尺寸模塊的主機(jī)箱稱“B尺寸”主機(jī)箱，它與VME總線機(jī)箱規(guī)定相符。

c）最大允許插入C尺寸模塊的主機(jī)箱稱“C尺寸”主機(jī)箱。J1背板是必需的，J2背板是任選的。

d）最大允許插入D尺寸模塊的主機(jī)箱稱“D尺寸”主機(jī)箱。J1背板是必需的，J2和J3背板是任選的。

（3）模塊儀器：VXI模塊產(chǎn)品很多，主要分為以下3個方面：

a）測試儀器：包括數(shù)字萬用表、數(shù)字示波器、邏輯分析儀（數(shù)字I/O）、頻譜分析儀、頻率計數(shù)器、功率計、變頻器、衰減器、多路A/D變換器和多路調(diào)理器等；

b）激勵源：包括任意波形發(fā)生器、脈沖發(fā)生器、噪聲發(fā)生器、頻率合成器和多路D/A變換器等；

c）開關(guān)/多路復(fù)用器：包括射頻多路復(fù)用器、微波開關(guān)、繼電器多路復(fù)用器、矩陣開關(guān)、光測試開關(guān)和通用開關(guān)等。

2. 測試系統(tǒng)的硬件

VXI總線自動測試系統(tǒng)硬件是組建VXI總線自動測試系統(tǒng)的關(guān)鍵。合理的硬件配置能獲得最佳的性能價格比，并使系統(tǒng)具有良好的兼容性，易于編程和升級，為系統(tǒng)集成帶來很大方便。根據(jù)測試系統(tǒng)的控制方式，常用的VXI總線自動測試系統(tǒng)的硬件方案可分為以下三種：

（1）GPIB總線控制方式的硬件方案

該系統(tǒng)的硬件主要包括插入通用計算機(jī)的GPIB接口板，位于VXI主機(jī)箱零槽的GPIB-VXI模塊，GPIB電纜以及儀器模塊。其中零槽的GPIB-VXI模塊起GPIB和VXI總線翻譯器的作用。該方案的優(yōu)點(diǎn)是可以利用熟悉的GPIB技術(shù)，象控制一臺GPIB儀器那樣控制VXI儀器。

這種方案的缺點(diǎn)是，VXI總線具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)吞吐能力，它的C尺寸機(jī)箱背板的總線數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)40Mbyte/s。而GPIB總線的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbyte/s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于VXI總線。因此，形成整個測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換的瓶頸效應(yīng)，嚴(yán)重地制約了VXI性能的發(fā)揮。

（2）MXI總線控制方式的硬件方案

該系統(tǒng)的硬件主要包括插人通用計算機(jī)的接口板，位于VXI主機(jī)箱的VXI-MXI模塊，MXI電纜以及儀器模塊。

（3）嵌入式計算機(jī)控制方式的硬件方案

這種方案是將一臺計算機(jī)嵌人VXI主機(jī)箱零槽中，應(yīng)用時只需接上顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)等外設(shè)即可實(shí)現(xiàn)VXI控制。顯然這種方案具有體積小，電磁兼容性好等特點(diǎn)。更重要的是計算機(jī)直接與背板總線連接能使數(shù)據(jù)傳輸速率最快。這種方案的缺點(diǎn)是受到計算機(jī)性能的限制、升級不靈活和高價格等。

GPIB控制方式的硬件方案適用于對總線控制實(shí)時性要求不高，并需要在系統(tǒng)中集成較多GPIB儀器的場合；由于嵌人式控制方式的硬件方案在系統(tǒng)的緊湊性、數(shù)據(jù)傳輸速率和電磁兼容方面具有優(yōu)勢，因而在性能要求較高和投資較大的場合倍受青睞；MXI控制方式的硬件方案具有較高的性能價格比，便于系統(tǒng)擴(kuò)展和升級，適合于在各種實(shí)驗(yàn)室中組建系統(tǒng)。

3.系統(tǒng)集成

VXI系統(tǒng)集成時，須考慮以下步驟：確定系統(tǒng)目標(biāo)；選擇軟件和VXIplug&play架構(gòu)；選擇零槽控制器；VXI儀器模塊；選擇主機(jī)箱；方案優(yōu)化和系統(tǒng)集成。其重點(diǎn)是零槽控制器和軟件的選擇。現(xiàn)討論如下：

（1）選擇零槽控制器

在VXI系統(tǒng)中可以同時集成GPIB接口儀器和數(shù)據(jù)采集板，也可以僅包含VXI儀器模塊。根據(jù)不同用途應(yīng)當(dāng)選擇適合的零槽控制器方案，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能價格比。零槽控制器方案分為嵌入式和外掛式兩種。

（2）選擇軟件

軟件是VXI總線系統(tǒng)的靈魂， VXI系統(tǒng)最大的優(yōu)越性是為實(shí)現(xiàn)虛擬儀器技術(shù)提供了理想的平臺。因此，選擇一個最佳的虛擬儀器圖形化軟件開發(fā)平臺，對充分發(fā)揮實(shí)際VXI系統(tǒng)的性能優(yōu)勢，提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性和操作性都具有重要的意義。

下面就應(yīng)用較廣的2種開發(fā)平臺—Lab-VIEW和LabWindows/CVI進(jìn)行描述和比較。Lab-VIEW是一種新型圖形化編程平臺，它的程序由前面板、編程平臺和圖標(biāo)/連接器3部分組成。它具有鮮明的模塊化特性，程序有明顯的層次結(jié)構(gòu)。在建立了各個模塊的子程序之后，可根據(jù)測量的需求很方便地組合成一個系統(tǒng)。

而LabWindows/CVI則是一種交互式C語言環(huán)境。它提供一個內(nèi)容豐富的內(nèi)建函數(shù)庫，每個函數(shù)的調(diào)用由函數(shù)面板來完成，在這個面板上可以交互式地配置函數(shù)中的各個參數(shù)，還可以運(yùn)行該函數(shù)檢測其功能。

系統(tǒng)集成的第1步是對VXI總線的管理和對各個模塊功能的開發(fā)。這時LabWindows/CVI由于能夠靈活地切入低層而較適用。當(dāng)已經(jīng)形成了完備的子程序之后，下面的工作只是根據(jù)測控對象的要求調(diào)用各子程序進(jìn)行組合，完成系統(tǒng)。這時只需在LabVIEW的編程平臺上描述方案的流程即可。在4.0版本的這種軟件中LabVIEW可以調(diào)用LabWindows/CVI的程序，為這2種語言的VXI系統(tǒng)集成中配合使用提供了可能。

4.結(jié)論

用VXI儀器集成的通用自動測試系統(tǒng)采用模塊化的軟、硬件設(shè)計，具有系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、通用性強(qiáng)、故障檢測率高的特點(diǎn)，可以滿足不同電子產(chǎn)品測試、診斷和維修的需要.

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