測控總線是指以組成測量和控制系統(tǒng)為主要目標而開發(fā)的總線。自數(shù)字計算機問世以來，各種總線標準不斷推出，如PC、ISA、PCI總線。雖然在PC、ISA、PCI總線系統(tǒng)上加入各種I/O功能模塊板，也可以組成測控系統(tǒng)，但這不是這些總線標準設計的主要目的。為測控系統(tǒng)設計的總線主要有STD、CPCI、GPIB、VME、VXI和PXI等總線。現(xiàn)代測量及檢測系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是標準總線計算機平臺、功能強大的軟件，以及應用總線技術的模塊化儀器|儀表設備的有機結合。這種結合極大地增強了自動測試設備的功能與性能。在現(xiàn)代計算機測試系統(tǒng)中，總線技術越來越受到重視。因此，在測試系統(tǒng)研制中，選擇好的測試系統(tǒng)平臺總線，不僅有助于系統(tǒng)最終以較低成本滿足更高的性能要求，而且可以使系統(tǒng)更加容易擴充、升級和保護用戶的投資效益。
一、常用并行總線性能分析
目前常用的測試系統(tǒng)平臺總線基本上還是并行總線，如PCI、GPIB、PXI和VXI等總線。隨著串行總線數(shù)據(jù)傳輸率的提高，串行總線也開始作為測控總線出現(xiàn)，但目前還沒有形成主流。并行傳輸優(yōu)于串行傳輸?shù)闹饕卣髟谟谒鼮镃PU與外部設備之間的信息傳輸提供了類似于訪問存儲器的工作方式，通過并行輸入/輸出端口與外部設備進行信息交換，具有較高的速率和簡單的協(xié)議。其不足主要是線路條數(shù)多，不適于遠距離傳輸。幾種常用并行總線基本性能如表1所示：
二、測試儀器總線性能分析
（一）PCI/CompactPCI總線特性分析
PCI是一種高性能局部總線，它構成微處理器與外設之間的高速通道。PCI 支持多個外設，與CPU的時鐘頻率無關。PCI局部總線的特征體現(xiàn)在其高性能、可兼容性、處理器的獨立性、成本有限性和將來支持性等方面。
不像其它局部總線，例如VL-VESA，主要是為加速圖形，PCI局部總線是一個系統(tǒng)的解決辦法，它使網(wǎng)絡適配器、硬盤驅動器和高速外設的性能進一步提高。PCI總線工作于33MHz時鐘頻率時，其峰值速度為132MB/s，這比ISA(9MB/s)和EISA(33MB/s)的傳輸速率提高數(shù)倍。
PCI總線主控性允許多個智能外部設備中的任何一個控制此總線，以加速信息流量，使優(yōu)先級高的任務先執(zhí)行。PCI的并行處理能力使微處理器與外部設備同時運行，而不是等待它們。
因為PCI被設計成是對擴充總線的一種補充，所以與ISA、EISA和MCA總線兼容。雖然每個系統(tǒng)插槽個數(shù)有限，但PCI總線允許制造商們提供“分享插槽”，使之既能適應一個PCI，也能適應一個ISA、EISA或MCA卡連接器。另外，所有PCI兼容附加板可對任何服從PCI的系統(tǒng)進行操作，而與使用中的擴充總線或微處理器無關。
PCI總線的64位數(shù)據(jù)地址復用總線能使系統(tǒng)的帶寬達到264MB/s，其具有的32位和64位外部通信對用戶是透明的。這種透明性由一個連接器(開關或中斷。PCI總線的獨立處理器特性使其適用于PC平臺的所有系列，包括臺式、筆記本和服務器等。
CompactPCI總線是PCI總線在工控領域的擴展，它采用兩種尺寸的歐式板結構，即單高、雙高和傳統(tǒng)的機箱式安裝(前后水平插拔)方式。系統(tǒng)插槽上的模塊為控制模塊，負責系統(tǒng)的管理，包括其它模塊的初始化、總線仲裁、時鐘分配和復位功能。CompactPCI還規(guī)范了熱切換，即帶電插拔，便于適合工業(yè)和嵌入式應用場合。
（二）PXI總線特性分析
PXI定義為用于測試、測量與控制應用，是基于PC的一種小型模塊化儀器平臺。PXI是建立在CompactPCI規(guī)范的基礎上。CompactPCI規(guī)范定義了封裝堅固的PCI，提供出眾的機械完整性并使硬件部件易于裝卸。因為PXI平臺基于PCI，所以它具有PCI的一些優(yōu)點，如較低的成本、不斷提高的性能，以及為最終用戶提供主流軟件等。
PXI產品可以提供自動測試領域內所需要的各種功能，包括信號發(fā)生器、切換開關、數(shù)字化儀器、電源|穩(wěn)壓器和大量的連接裝置等。
PXI總線是PCI/CompactPCI在儀器領域的擴展，它不僅保留了PCI總線較高的數(shù)據(jù)吞吐能力，而且采用了堅固的歐洲插卡組裝技術。為了適應測試儀器的需要，還擴展了與VXI總線類似的儀器總線，如觸發(fā)總線、本地總線、系統(tǒng)參考時鐘以及只有D尺寸VXI才有的星型觸發(fā)總線。
PXI模塊儀器的優(yōu)點主要包括：
1.PXI與CompactPCI保持99%兼容；
2.將臺式PC技術引入到測試與測量設備；
3.比臺式PC提供了更多的I/O擴展槽；
4.擴充了臺式PC機中所沒有的儀器特性；
5.更加緊湊，比臺式PC更節(jié)省空間；
6.提供了更嚴格的標準，促進了多供應商之間的兼容，有利于系統(tǒng)集成；
7.定義了標準的軟件框架，要求兼容的產品提供相應的驅動軟件，有利于簡化系統(tǒng)集成。
（三）VXI總線特性分析
VXI總線是上世紀80年代末期在VME總線的基礎上擴展而成的儀器系統(tǒng)總線，一經(jīng)問世便受到了測試界的普遍重視。由于該總線采用的是開放式結構并集中了的計算機數(shù)字接口技術與模塊化儀器的優(yōu)點，從而擴大了它在智能儀器、PC儀器以及GPIB系統(tǒng)的特長都集成起來，組成數(shù)據(jù)吞吐量大、兼容性強、可擴展性好、標準化的各種專用測試系統(tǒng)。當其接入到計算機網(wǎng)絡后，便可構成數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理的網(wǎng)絡化系統(tǒng)。
VXI總線促進了整個測試系統(tǒng)向開放式、集成化方向發(fā)展，推動了測試儀器標準化、模塊化、通用化的進程，使系統(tǒng)資源，包括所有硬件與軟件獲得共享。同時也使新的測試系統(tǒng)的研制周期縮短、成本降低、風險減小。
VXI總線采用模塊化開放式結構，易于擴展、重構和系統(tǒng)集成。它可以很方便地應用于數(shù)據(jù)采集、虛擬儀器和測試系統(tǒng)中，是計算機操縱的模塊化儀器。它依靠有效的標準化，采用模塊化的方式，實現(xiàn)了系列化、通用化以及VXI總線儀器的互換性和互操作性。其開放的體系結構和P&P方式符合信息產品的要求。由于VXI提供了多種常規(guī)儀器模塊，并與GPIB兼容，而且高度集成，所以很快成為測試界的測試總線。十多年的應用證明，VXI總線具有如下主要優(yōu)點：
1.開放式標準使儀器組合靈活和容易；
2.系統(tǒng)吞吐量增強，減少測試時間或提高性能；
3.小體積與高密度的設計減少系統(tǒng)占用空間，可以就近放置于待測設備旁進行測試，便于移動與攜帶；
4.更精確的定時與同步功能改善測量能力；
5.標準化VXI即插即用軟件簡化系統(tǒng)設定、編程及集成；
6.模塊化、堅固的設計提高可靠度、延長失效的平均間隔時間、并降低修復所需時間；
7.可降低系統(tǒng)研制成本；
VXI總線十多年的應用證明歐式插卡組裝技術是其中最成功和可靠的技術，特別適合于嵌入式計算機系統(tǒng)。由于其采用歐式插卡，還具有以下優(yōu)勢：
（1）插卡垂向而平行地插入機箱，有利于通風散熱；
（2）每塊插卡都有金屬前面板，便于安裝連接器和指示燈；
（3）每塊插卡用螺釘鎖住，有較強的抗震、抗顫動能力；
（4）采用插入式電源模塊，便于維修；
（5）適合安裝在標準化工業(yè)機架上。
正是因為VXI總線具有上述的特點和優(yōu)點，使其在國防、航空航天、通信等諸多領域里得到了廣泛應用。
（四）VME總線特性分析
VME總線是一種高性能總線，支持多處理器系統(tǒng)，總線規(guī)范嚴謹而全面，主要應用于實時信號處理和控制領域。VME總線特點如下：
1.尋址空間大，數(shù)據(jù)傳輸率高，滿足高性能微計算機的要求；
2.在多處理器系統(tǒng)中，其中斷機構可保證各處理器之間的相互通信，提高了多處理器系統(tǒng)的性能；
3.VME易于組成開放式系統(tǒng)。
（五）PXI總線與VXI總線技術對比
VXI儀器規(guī)范已被證明是非常成功的。而PXI也為儀器定義了許多與VXI規(guī)范一樣的擴展特性。表2是PXI與VXI儀器特性的對比情況。
VXI和PXI之間的主要差別源于它們各自的底層總線結構不同。VXI基于VME總線，而PXI基于PCI總線，PCI總線多年來一直在臺式PC機中廣泛應用。由于標準PCI總線帶寬是132MB/s，標準VME總線只有40MB/s，所以PXI總線更具優(yōu)勢。使用PCI總線的另外一個好處是能夠降低系統(tǒng)成本，這是因為各種PCI總線硬件插卡種類齊全、生產廠家多。第三是由于PXI插卡尺寸小，所以它能夠為便攜式、臺式與固定架式裝置提供一個通用平臺。
VXI總線的不足是受限于VME總線的規(guī)范，速度難于提升。VME不是當前計算機總線技術發(fā)展的主流，在數(shù)據(jù)吞吐、即插即用、軟件、網(wǎng)絡連接等方面不及PCI總線。VME總線采用TTL技術，在64位寬度時TTL電路固有的噪聲和信號抖動遠高于PXI所使用的PCI總線；VME總線只能使用5V電壓，不能滿足快速傳輸和低功耗的要求，而PXI則能使用64位的5V和3.3V信號，并且使用了與VXI相同的組裝技術。就傳輸速度而言，PXI為VXI總線的三倍多，因而在PXI上實現(xiàn)的實時圖像采集技術在VXI上卻無法實現(xiàn)，限制了其應用領域的拓展。
（六）GPIB特性分析
利用GPIB接口可以使儀器與幾乎所有的臺式、便攜機、工作站和工控機等相連接，通過使用跨操作系統(tǒng)及開發(fā)平臺的標準和開發(fā)五金|工具，可建立應用廣泛的GPIB儀器控制系統(tǒng)。GPIB儀器的特點如下：
1.功能較為完善，幾乎可以覆蓋所有測量頻段；
2.儀器種類繁多、覆蓋面大；
3.傳輸速率一般低于500KB/s，比較適用于要求準確度高，但對計算機數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高的測量。
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