PXI PK工控機:孰勝孰劣?
出處:孟心愿 發(fā)布于:2011-08-26 15:49:38
1 機械特性比較
PXI機箱和設(shè)備是為承受工業(yè)與野外環(huán)境而設(shè)計的。模塊都具有牢固的接插端,可以抵抗撞擊與振動。為了保護(hù)電路,機箱內(nèi)還設(shè)有額外的冷卻裝置。此外,設(shè)備都是從機箱的前面拆卸,方便維護(hù)與升級。
2 堅固性設(shè)計
PXI規(guī)范要求所有的設(shè)備都經(jīng)過環(huán)境測試。廠家建議進(jìn)行濕度、撞擊和振動測試。這些測試可以令工程師掌握更多的信息,從而為其應(yīng)用選擇符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。PXI系統(tǒng)適合用于生產(chǎn)測試或野外環(huán)境,因為它們正是為承受這樣的環(huán)境而設(shè)計的。
PXI機箱內(nèi)的模塊導(dǎo)軌就是堅固性的例證。上下兩側(cè)的導(dǎo)軌可以牢牢地固定PXI模塊。這種安裝方式減輕了背板上的承受力,也使模塊免受撞擊和振動。模塊的面板也可以用面板螺絲固定到機箱上,進(jìn)一步防止松動。在工業(yè)計算機中,板卡通常是以夾在接口部分兩側(cè)的插槽及卡沿和機箱的連接來固定的。僅僅兩個接觸點,其中之一還是背板,使板卡極有可能在惡劣的環(huán)境下抖動移位。PXI的接插端部分也比PCI的更寬,更長。
,PXI機箱通常在背板上只有很少的電路,這樣當(dāng)任何電路需要更換的時候維護(hù)都非常簡單。工業(yè)計算機有兩種設(shè)計。種是使用主動背板,即計算機主板是背板的一部分。這種情況下如果主板出現(xiàn)問題,整個計算機都要更換。第二種設(shè)計是使用被動背板,上面只有PCI-PCI橋。這種設(shè)計中要用到單板計算機(SBC)。SBC插入背板中一個類似PCI接口的接觸端。這種設(shè)計顯然比嵌入式PXI控制器更容易振動和顫震。
3 冷卻
PXI規(guī)范對冷卻具有嚴(yán)格的要求。限度,外設(shè)模塊也要冷卻到和工業(yè)計算機同一等級。PXI必須帶有強制冷卻裝置,產(chǎn)生特定方向的氣流,以均勻冷卻所有模塊。而大多數(shù)工業(yè)計算機使用的冷卻裝置由一到兩個風(fēng)扇構(gòu)成,通常無法均勻冷卻主板與外設(shè)板卡。均衡的冷卻可以延長模塊或板卡的使用壽命,從而降低系統(tǒng)壽命內(nèi)的平均維護(hù)成本。,所有的PXI設(shè)備都經(jīng)過測試,清楚標(biāo)明工作和存放時的正常溫度。因此,用戶可以對所開發(fā)的系統(tǒng)更加了解,并知道是否需要做額外的測量,以保證系統(tǒng)在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下工作。
4 維護(hù)
PXI平臺有專為簡化維護(hù)的設(shè)計。所有的模塊和接線端都在機箱的前面。每個模塊的前面都有一個手柄,幫助用戶正確正確插入,而且方便拆卸。兩個導(dǎo)軌確保模塊對齊,以免背板上的針被損壞。用戶可以拆下機箱中的一個模塊而不影響到系統(tǒng)的其它部分。
工業(yè)計算機的維護(hù)通常很耗時。首先,要卸下機柜上固定用的螺絲,向外抽拉,取下計算機。而且,像前面提到的,如果連接電纜不夠長,所有的電纜都必須從PCI板卡上拔下。然后要打開機箱蓋,才能卸下PCI板卡。
5 升級
由于PXI系統(tǒng)的模塊化,升級單個組件很容易。比方說,某用戶希望升級到更快的處理器,他可以拆下控制器進(jìn)行更換。因為所有的設(shè)備都支持標(biāo)準(zhǔn)軟件,所以只要在新的控制器里裝上軟件和驅(qū)動程序,然后插回機箱內(nèi)就可以了。這些變化對使用者來說幾乎是透明的。
通常,對于工業(yè)計算機的設(shè)置,升級處理器意味著用戶需要拆除計算機里所有的板卡,然后更換整個計算機或主板。這樣的升級過程將耗費不少時間和支出,而且很復(fù)雜。
6 電氣性能比較
PXI機箱有許多專為測試和測量工程設(shè)計的電氣特性。其中很重要的一項就是I/O的易擴(kuò)展性。有的大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要盡可能高的帶寬,這一點則顯得極為重要。第二項特性是PXI背板上的10MHz專用系統(tǒng)時鐘,提供更高的與更佳的鎖相環(huán)。為了使觸發(fā)更加,機箱還具備總線型的觸發(fā)線。槽與槽之間局部總線的設(shè)計節(jié)省了PCI的帶寬。,當(dāng)一些方案需要10MHz以上的觸發(fā)時,可以使用非常的星形觸發(fā)。工業(yè)計算機則沒有這些內(nèi)置的電氣特性。PCI總線的速度從0到66MHz不等,且設(shè)備間的通信也通過PCI。這樣的系統(tǒng)從準(zhǔn)確同步和觸發(fā)的角度來說都是很不可靠的。
7 I/O 擴(kuò)展
PXI系統(tǒng)的設(shè)計具有很好的可擴(kuò)展性。PXI背板在每個33MHz總線區(qū)段上可以集成7個模塊,而工業(yè)計算機只能有4個。通過PCI-PCI橋,一個機箱內(nèi)可以容納很多板卡。使用MXI-3接口,用戶可以輕易地。理論上,基于33MHz總線區(qū)段的系統(tǒng)插槽上限是256個。在前面的介紹中也提到過,工業(yè)計算機的PCI-PCI橋比較多。這就意味著帶寬的損耗更大,然則整個系統(tǒng)的性能都會受到明顯的影響。
8 專用系統(tǒng)時鐘
PXI背板上內(nèi)置有一個10MHz的專用系統(tǒng)時鐘。這個高質(zhì)量的時鐘用于模塊間的同步,具有很低的槽間偏移信號。然而,如果工業(yè)計算機或其它任何系統(tǒng)上的板卡要實現(xiàn)類似的同步,就必須將板卡上各自用于定時和觸發(fā)的時鐘信號源和觸發(fā)總線以電纜連接起來。
對于工業(yè)計算機,每個設(shè)備的時鐘質(zhì)量和都不相同,和計算機機箱的時鐘相比或高或低。但是由于這些時鐘信號都通過總線連接在一起,它們的偏移(通常是納秒級)就比機箱時鐘的偏移(通常是皮秒級)更大,而且信號也不帶屏蔽。而PXI的系統(tǒng)時鐘使用了一塊低偏移、扇出式的緩沖芯片,從本質(zhì)上給每個槽提供一個的時鐘,使質(zhì)量得到保證。而且,由于PXI上的時鐘線是內(nèi)置于背板上的,它們就比外部的連線享有更好的屏蔽。
9 總線式觸發(fā)線
在用到觸發(fā)時,PXI的觸發(fā)信號可以從背板上通過,用戶不必像在計算機上那樣將板卡用電纜連接起來。PXI背板上有八根專用的觸發(fā)線,與包括系統(tǒng)控制器槽在內(nèi)的每個槽相連。有了這些特性,用戶可以實現(xiàn)更加復(fù)雜的模塊觸發(fā),例如用一個模塊觸發(fā)另一個,或是異步觸發(fā)等。異步觸發(fā)允許以別處發(fā)生的事件觸發(fā)一個模塊。,通過很多新款的模塊,可以將觸發(fā)信號引入機箱,或從機箱引出。
10 槽間局部總線
PXI總線允許相鄰槽位上的模塊通過專用的連線相互通信,而不占用真正的總線。這些連線構(gòu)成了PXI的局部總線。局部總線是一種菊花鏈形式的互連總線,將每個外設(shè)槽與其左右兩邊相鄰的外設(shè)槽連接。因此,每個槽的右側(cè)局部總線與其右邊鄰槽的左側(cè)局部總線相連,并以此規(guī)律延伸。局部總線的寬度為13線,可用于在模塊間傳遞模擬信號或者提供高速的旁帶通信途徑,而不影響PCI的帶寬。這一特性對于涉及模擬信號的數(shù)據(jù)采集卡和儀器類板卡非常有用。
局部總線信號的范圍可以從高速的TTL信號到高達(dá)42V的模擬信號。這些連線非常,偏移很小,可用于一些高端的操作。必須注意的是,這些線在PCI總線或工業(yè)計算機上都是沒有的。
那么第二槽(Slot 2)的左側(cè)局部總線怎么辦呢?將這13條線引到系統(tǒng)控制器是沒有意義的。于是,這些線被設(shè)計用于實現(xiàn)星形觸發(fā)。
11 星形觸發(fā)
PXI規(guī)范指明,背板的布線必須符合特定的要求——即由星形觸發(fā)槽發(fā)出的觸發(fā)信號通過星形觸發(fā)線傳送到每個模塊的時間相等,致使各個模塊間的觸發(fā)關(guān)系都非常。星形觸發(fā)是一種高的觸發(fā)信號,可以觸發(fā)一個機箱內(nèi)的所有模塊。盡管也可以用普通的PXI觸發(fā)總線同步這些模塊,但星形觸發(fā)提供的性能更佳。尤其值得一提的是,星形觸發(fā)的信號偏斜小于1納秒,而從星形觸發(fā)槽到外設(shè)槽之間的時延也不超過5納秒。
要使用星形觸發(fā),必須在第二槽中放入一個能夠產(chǎn)生星形觸發(fā)信號的模塊。第二槽是專門放置星形觸發(fā)控制器的(盡管在不需要星形觸發(fā)的應(yīng)用中,置于第二槽的任何標(biāo)準(zhǔn)模塊都能正常工作)。被觸發(fā)的模塊也要設(shè)計為能夠接收星形觸發(fā)信號。從機箱內(nèi)任何槽位發(fā)出的觸發(fā)信號通過標(biāo)準(zhǔn)的PXI觸發(fā)總線也能實現(xiàn)同樣的功能,但是時間就比較低。
12 軟件比較
軟件要求是PXI規(guī)范的另一個特性。所有的PXI硬件必須至少支持Windows 95、Windows 98、Window NT或Windows 2000四個操作系統(tǒng)中的一個。規(guī)范還指出,考慮到有一些其它的操作系統(tǒng)也能夠提供和當(dāng)前體系同樣程度的軟件支持面,正被廣泛接受,它們有可能被加入到PXI體系中。
控制器和設(shè)備必須符合VXIplug&play標(biāo)準(zhǔn),并與VISA軟件兼容。另外,隨模塊必須提供驅(qū)動軟件,這樣模塊間就能夠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)通信,也可以縮短工程師的開發(fā)時間。像VXI這樣的早期平臺就沒有這些要求,這意味著工程師們不得不為每個設(shè)備花費幾個月的時間去開發(fā)儀器驅(qū)動程序。PXI迫使生產(chǎn)商花時間完成驅(qū)動程序的開發(fā),這樣就可以為用戶節(jié)省相當(dāng)可觀的時間。
,PXI系統(tǒng)附帶的。ini文件簡化了系統(tǒng)設(shè)置。雖然這些文件的潛在作用還沒有完全實現(xiàn),但它們確實已經(jīng)提供了諸如在設(shè)置軟件中識別槽位等附加功能。
工業(yè)計算機沒有這樣的軟件規(guī)范。雖然不少PCI設(shè)備也能在Windows環(huán)境下工作,它們卻不一定能和VISA兼容,也不一定附有驅(qū)動軟件。這樣用戶就可能為代碼兼容性問題頭痛不已,還不得不投入可觀的時間和費用去開發(fā)他們自己的驅(qū)動程序。
13 價格比較
PXI系統(tǒng)的設(shè)計降低了配置安裝和維護(hù)的成本。得益于系統(tǒng)的模塊化,其平均維修耗時比其它平臺都短。系統(tǒng)堅固的設(shè)計也旨在延長控制器與模塊的工作壽命。
雖然有些工業(yè)計算機價錢比PXI低,但他們并不屬于同等級的產(chǎn)品。PXI的可靠性更高、更堅固、使用的總體成本更低。
14 總結(jié)
PXI的設(shè)計吸取了PCI規(guī)范的優(yōu)點,又足夠堅固,完全符合工業(yè)應(yīng)用的要求。PXI系統(tǒng)具有很多固化的規(guī)范特性,幫助縮短開發(fā)時間,也使測試測量工程師的工作更加輕松。其卓著的特性包括系統(tǒng)的模塊化、容易集成、容易裝卸和連接,以及眾多提高設(shè)備同步與觸發(fā)度的電氣特性。
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