前言
隨著電子制造技術(shù)的日益發(fā)展，集成電路的功能變得越來(lái)越復(fù)雜，而體積卻越來(lái)越小，因此對(duì)制造測(cè)試電子元件的廠商而言，如何以zui快的時(shí)間建造出競(jìng)爭(zhēng)力的測(cè)試平臺(tái)，的確是一門(mén)不小的學(xué)問(wèn)。
1960年代末期，hewlett-packard設(shè)計(jì)出了所謂的hp-ib（hewlett-packard interface bus）作為獨(dú)立儀器與計(jì)算機(jī)之間的溝通通道。由于其高速的數(shù)據(jù)傳輸率（對(duì)當(dāng)時(shí)而言），很快便廣為大家所接受，因此后來(lái)ieee便將此接口更名為gpib（general purpose interface bus）。然而為了應(yīng)付更為復(fù)雜的測(cè)試環(huán)境與挑戰(zhàn)，gpib便顯得捉襟見(jiàn)肘。1987年vxi協(xié)會(huì)成立，并制訂了所謂instrument-on-a-card的標(biāo)準(zhǔn)，也就是vxi （vmebus extensions for instrumentation）。vxi以其模塊化而且堅(jiān)固的架構(gòu)，的確為量測(cè)與自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)帶來(lái)不少的好處。
近十年來(lái)，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的劇烈革命與普及，以pci bus為架構(gòu)的儀器模塊大為發(fā)展。因此1998年pxi system alliance（pxisa）成
立，讓pxi（pci extensions for instrumentation）成為一個(gè)開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)。pxi的平臺(tái)不僅具有類似vxi的開(kāi)放架構(gòu)與堅(jiān)固的機(jī)構(gòu)外型，更由于其設(shè)計(jì)了一連串適合儀器開(kāi)發(fā)所用的同步信號(hào)，而使得pxi更適合作為量測(cè)與測(cè)試自動(dòng)化的平臺(tái)。
本文主要目的是介紹在pxi平臺(tái)下，如何利用pxi的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行量測(cè)儀器模塊之間精密而且快速的同步動(dòng)作。內(nèi)容包含pxi的簡(jiǎn)介與說(shuō)明、量測(cè)儀器模塊常用的同步信號(hào)以及應(yīng)用實(shí)例。
pxi簡(jiǎn)介
測(cè)試系統(tǒng)制造商的工程師會(huì)問(wèn)，什么是pxi？以pxi的儀器模塊和pxi系統(tǒng)做開(kāi)發(fā)平臺(tái)會(huì)有什么好處？和compactpci或pci有哪些不同？首先，我們想利用pxi平臺(tái)作為量測(cè)儀器的平臺(tái)，那么就得先知道pxi平臺(tái)的架構(gòu)與其優(yōu)點(diǎn)，這樣才能與儀器模塊配合，發(fā)揮出zui大的效益。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，pxi是以pci（peripheral component interconnect）及compactpci為基礎(chǔ)再加上一些pxi*的信號(hào)組合而成的一個(gè)架構(gòu)。pxi繼承了pci的電氣信號(hào)，使得pxi擁有如pci bus的*傳輸數(shù)據(jù)的能力，因此能夠有高達(dá)132mbyte/s到528mbyte/s的傳輸性能，在軟件上是*兼容的。另一方面，pxi采用和compactpci一樣的機(jī)械外型結(jié)構(gòu)，因此也能同樣享有高密度、堅(jiān)固外殼及高性能連接器的特性。pxi與compactpci相互關(guān)系如圖一所示。
圖一 pxi與compactpci的相互關(guān)系
一個(gè)pxi系統(tǒng)由幾項(xiàng)組件所組成，包含了一個(gè)機(jī)箱、一個(gè)pxi背板（backplane）、系統(tǒng)控制器（system controller module）以及數(shù)個(gè)外設(shè)模塊（peripheral modules）。在此以一個(gè)高度為3u的八槽pxi系統(tǒng)為例，如圖二所示。系統(tǒng)控制器，也就是cpu模塊，位于機(jī)箱的左邊*槽，其左方預(yù)留了三個(gè)擴(kuò)充槽位給系統(tǒng)控制器使用，以便插入因功能復(fù)雜而體積較大的系統(tǒng)卡。由第二槽開(kāi)始至第八槽稱為外設(shè)槽，可以讓用戶依照本身的需求而插上不同的儀器模塊。其中第二槽又可稱為星形觸發(fā)控制器槽（star trigger controller slot），其特殊的功能將于后面的文章中說(shuō)明。
圖二 典型3u高度的pxi系統(tǒng)架構(gòu)。背板上的p1接插件上有32-bit pci信號(hào)，p2接插件上則有64-bit pci信號(hào)以及pxi特殊信號(hào)。
那么前面所說(shuō)的pxi*的信號(hào)又是什么呢？pxi的信號(hào)包含了以下幾種，其完整的架構(gòu)如圖三所示。
圖三 pxi信號(hào)架構(gòu)
1. 10mhz參考時(shí)鐘（10mhz reference clock）
pxi規(guī)格定義了一個(gè)低歪斜（low skew）的10mhz參考時(shí)鐘。此參考時(shí)鐘位于背板上，并且分布至每一個(gè)外設(shè)槽（peripheral slot），其特色是由時(shí)鐘源（clock source）開(kāi)始至每一槽的布線長(zhǎng)度都是等長(zhǎng)的，因此每一外設(shè)槽所接受的clock都是同一相位的，這對(duì)多個(gè)儀器模塊的同步來(lái)說(shuō)是一個(gè)很方便的時(shí)鐘來(lái)源。基本的10mhz參考時(shí)鐘架構(gòu)如圖四所示。
圖四 pxi 10mhz參考時(shí)鐘架構(gòu)
2. 局部總線（local bus）
在每一個(gè)外設(shè)槽上，pxi定義了局部總線以及連接其相鄰的左方及右方外設(shè)槽，左方或右方局部總線各有13條，這個(gè)總線除了可以傳送數(shù)字信號(hào)外，也允許傳送模擬信號(hào)。比如說(shuō)3號(hào)外設(shè)槽上有左方局部總線，可以與2號(hào)外設(shè)槽上的右方局部總線連接，而3號(hào)外設(shè)槽上的右方局部總線，則與4號(hào)外設(shè)槽上的左方總線連