現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)測(cè)試儀器接口系統(tǒng)

現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)測(cè)試儀器接口系統(tǒng)第一頁，共80頁?，F(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)主要有三大類：智能儀器、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)和虛擬儀器

智能儀器和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的區(qū)別在于它們所用的微機(jī)是否與儀器測(cè)量部分融合在一起，也即是采用專門設(shè)計(jì)的微處理器、存儲(chǔ)器、接口芯片組成的系統(tǒng)(智能儀器)，還是用現(xiàn)成的PC配以一定的硬件及儀器測(cè)量部分組合而成的系統(tǒng)(自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng))。而虛擬儀器與前二者的最大區(qū)別在于它將測(cè)試儀器軟件化成模塊化，這些軟件化和模塊化的儀器具有特定的功能(如濾波器、頻譜儀)與計(jì)算機(jī)結(jié)合構(gòu)成了虛擬儀器。2023/4/182第二頁，共80頁。

智能儀器的基本組成2023/4/183第三頁，共80頁。1、微處理器接收來自鍵盤或GPIB接口命令，解釋并執(zhí)行這些命令；2、微處理器通過接口發(fā)出各種控制信息給測(cè)試電路，以規(guī)定功能、啟動(dòng)測(cè)量、改變工作方式等，3、當(dāng)測(cè)試電路完成一次測(cè)量后，微處理器讀取測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行必要的加工、計(jì)算、變換等處理，最后以各種方式輸出。軟件是智能儀器的靈魂。智能儀器的管理程序也稱監(jiān)控程序，分析、接受、執(zhí)行來自鍵盤或接口的命令，完成測(cè)試和數(shù)據(jù)處理等任務(wù)。軟件存于ROM或EPROM.

智能儀器工作過程2023/4/184第四頁，共80頁。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)：

使用具有一定自動(dòng)化能力的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行的測(cè)量和實(shí)驗(yàn)，稱為自動(dòng)測(cè)試（Automaticmeasurementandtest）；通常把在人最少參與的情況下，利用計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序，控制測(cè)試過程并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理直至以適當(dāng)方式給出測(cè)試結(jié)果的測(cè)試系統(tǒng)稱為自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（AutomatedTestSystem—ATS）或自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（AutomatedTestEquipment—ATE）。2023/4/185第五頁，共80頁。2023/4/186第六頁，共80頁。一般意義的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是對(duì)那些能自動(dòng)完成激勵(lì)、測(cè)量、數(shù)據(jù)處理并顯示或輸出測(cè)試結(jié)果的一類系統(tǒng)的統(tǒng)稱。通常這類系統(tǒng)是在標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)控系統(tǒng)總線或儀器總線（CAMAC、GPIB、VXI、PXI等）的基礎(chǔ)上組建而成的，并且具有高速度、高精度、多功能、多參數(shù)和寬測(cè)量范圍等眾多特點(diǎn)。工程上的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（為ATS）往往針對(duì)一定的應(yīng)用領(lǐng)域和被測(cè)對(duì)象，并且常以應(yīng)用對(duì)象命名，如飛機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，雷達(dá)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，印制電路板自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等，也可以按照應(yīng)用場(chǎng)合來劃分，例如可分為生產(chǎn)過程用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，場(chǎng)站維護(hù)用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等。2023/4/187第七頁，共80頁。2023/4/188第八頁，共80頁。2023/4/189第九頁，共80頁。2023/4/1810第十頁，共80頁。二、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展自動(dòng)測(cè)試技術(shù)創(chuàng)始于50年代，從50年代至今大致分為以下三代。1、第一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，主要用來進(jìn)行邏輯定時(shí)控制。主要功能：進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和自動(dòng)分析，完成大量重復(fù)的測(cè)試工作，承擔(dān)繁重的數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析任務(wù)。系統(tǒng)中的儀器采用專用接口，通用性差。復(fù)雜的被控對(duì)象的所有功能、性能測(cè)試若采用專用型ATS，則自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)數(shù)目巨大，費(fèi)用高昂，一旦被控對(duì)象退役，則相應(yīng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)報(bào)廢。2023/4/1811第十一頁，共80頁。2023/4/1812第十二頁，共80頁。2、第二代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

采用標(biāo)準(zhǔn)化的通用接口(如IEEE488)及可程序控制的儀器和測(cè)控計(jì)算機(jī)(控制器)，從而使得自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用和組裝都比較容易。優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量速度快、高精度和高分辨力、多功能和多種參數(shù)的測(cè)量、頻帶寬、量程寬、自校正、自診斷以及多種顯示與輸出方式等。2023/4/1813第十三頁，共80頁。2023/4/1814第十四頁，共80頁。3、第三代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)：充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的能力，使整個(gè)ATS簡(jiǎn)化到僅由計(jì)算機(jī)、通用硬件和應(yīng)用軟件三部分組成主要由模塊化的儀器/設(shè)備所組成。VXI總線（VMEbuseXtensionsforInstrumentation）是VME計(jì)算機(jī)總線向儀器/測(cè)試領(lǐng)域的擴(kuò)展，具有高達(dá)40Mbytes/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。PXI總線是PCI總線（其中的CompactPCI總線）向儀器/測(cè)量領(lǐng)域的擴(kuò)展，其中數(shù)據(jù)傳輸速率為132～264Mbytes/s。以這兩種總線為基礎(chǔ)，可組建高速、大數(shù)據(jù)吞吐量的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。

二、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展2023/4/1815第十五頁，共80頁。2023/4/1816第十六頁，共80頁。第三代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的基本組成2023/4/1817第十七頁，共80頁。2023/4/1818第十八頁，共80頁。2023/4/1819第十九頁，共80頁。2023/4/1820第二十頁，共80頁。2023/4/1821第二十一頁，共80頁。

互聯(lián)的設(shè)備與設(shè)備（或系統(tǒng)與系統(tǒng)）之間的用于信息交接的一部分界面，稱之為接口。為了在開放式互聯(lián)設(shè)備之間實(shí)行數(shù)字式信息交換所必須的一整套與設(shè)備有關(guān)的接口的機(jī)械、電氣和功能要素，稱為數(shù)字接口系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口總線系統(tǒng)2023/4/1822第二十二頁，共80頁。在測(cè)試領(lǐng)域得以廣泛流行的有GPIB，RS232C，CAMAC（ComputerAutomatMeasurementAndControl），VXIbus等現(xiàn)代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)分類如下:基于GPIB數(shù)字接口總線(也含RS232、…等):

積木式自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)?；赩XI、CAMAC、PXI數(shù)字接口總線：模塊式自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)?；谇度胧溅蘰內(nèi)總線：智能化儀器系統(tǒng)?；诙鄶?shù)字接口總線：多總線融合式自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)2023/4/1823第二十三頁，共80頁。GPIB接口1965年,Hewlett-Packard設(shè)計(jì)了惠普接口總線(HP-IB,

用于連接惠普的計(jì)算機(jī)和可編程儀器.由于其高轉(zhuǎn)換速率(通?？蛇_(dá)1Mbytes/s),

這種接口總線得到普遍認(rèn)可,并被接收為IEEE標(biāo)準(zhǔn)488-1975和ANSI/IEEE標(biāo)準(zhǔn)488.1-1987。后來,

GPIB(General-PurposeInterfaceBus)比HP-IB的名稱用得更廣泛。

ANSI/IEEE

488.2-1987加強(qiáng)了原來的標(biāo)準(zhǔn),精確定義了控制器和儀器的通訊方式.

StandardCommandsforProgrammableInstruments（SCPI)采納了IEEE488.2定義的命令結(jié)構(gòu),創(chuàng)建了一整套編程命令。

IEEE488標(biāo)準(zhǔn)（GPIB），是一種在ATE系統(tǒng)中用來連接計(jì)算機(jī)和儀器的總線接口。一般來講，IEEE488.1定義了硬件標(biāo)準(zhǔn)，而IEEE488.2定義了軟件標(biāo)準(zhǔn)。IEEE488標(biāo)準(zhǔn)被儀器廠商廣泛接受。今天，GPIB已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)與儀器間最通用的總線標(biāo)準(zhǔn)。2023/4/1824第二十四頁，共80頁。2023/4/1825第二十五頁，共80頁。GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口包括接口與總線兩部分。接口部分由各種邏輯電路組成，與各儀器裝置安裝在一起，用于對(duì)傳送的信息進(jìn)行發(fā)送、接收、編碼和譯碼?？偩€部分是一條無源多芯電纜，用于傳輸各種消息，消息指的是總線上傳遞的各種信息。圖(a)為具有GPIB接口的儀器通過GPIB總線連接起來的標(biāo)準(zhǔn)接口總線系統(tǒng)，GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的概述2023/4/1826第二十六頁，共80頁。接口部分控/講/聽者（計(jì)算機(jī)）接口部分聽/講者（測(cè)量?jī)x器）接口部分聽者（信號(hào)源）接口部分聽者（記錄儀）用戶編程DUT硬拷貝IFCATNEQIRENSRQDAVNRFDNDACDIO1DIO8～接口管理控制線數(shù)據(jù)掛鉤聯(lián)絡(luò)線數(shù)據(jù)總線通用接口總線(a）1121324(b）圖：GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口總線系統(tǒng)及GPIB24線總線插座儀器裝置接口儀器裝置本身圖(b)為GPIB24線總線插座外形結(jié)構(gòu)。（DeviceUnderTest）為被測(cè)器件。2023/4/1827第二十七頁，共80頁。在一個(gè)GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口總線系統(tǒng)中，要進(jìn)行有效的通信聯(lián)絡(luò)，至少有“講者”、“聽者”、“控者”三類儀器裝置。講者是通過總線發(fā)送儀器消息的儀器裝置，如測(cè)量?jī)x器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)等。聽者是通過總線接收由講者發(fā)出消息的裝置，如打印機(jī)等?？卣呤菙?shù)據(jù)傳輸過程中的組織者和控制者，通常由計(jì)算機(jī)擔(dān)任。一個(gè)GPIB系統(tǒng)中，可以設(shè)置多個(gè)講者、聽者和控者，不允許有兩個(gè)或兩個(gè)以上的講者或控者同時(shí)起作用，但允許多個(gè)聽者同時(shí)工作?？卣?、聽者、講者被稱為系統(tǒng)功能的三要素，系統(tǒng)中的某一個(gè)裝置可以具有三要素中的一個(gè)、兩個(gè)或全部功功能。2023/4/1828第二十八頁，共80頁?；贕PIB可程控測(cè)試設(shè)備數(shù)字接口總線組建的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，稱為積木式自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),或稱“迭疊式自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)”。主要特點(diǎn)是：（1）系統(tǒng)組建靈活、方便，GPIB設(shè)備利用率高。（2）測(cè)試系統(tǒng)規(guī)模較小，如：最多不能超過15臺(tái)設(shè)備，總線長(zhǎng)度小于20米。（3）總線型連接方式，組建方便、可靠性好。（4）數(shù)據(jù)（比特）并行傳輸，速率較低，小于1MB/S。（5）組建成測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)備資源冗余量較大。GPIB自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是小型實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究測(cè)試系統(tǒng)。GPIB主要特點(diǎn)2023/4/1829第二十九頁，共80頁。總線是一條24芯電纜，其中16條被用作信號(hào)線，其余則被用作邏輯地線及屏蔽線。電纜兩端是與圖(b)相似的雙列24芯疊式結(jié)構(gòu)插頭。GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口總線中的16條信號(hào)線按功能可分為以下三組：①8條雙向數(shù)據(jù)總線（DIO1～DIO8），用于傳遞包括數(shù)據(jù)、命令和地址等的儀器或接口消息，所傳遞消息的類型由其余兩組信號(hào)線加以區(qū)分。GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu)2023/4/1830第三十頁，共80頁。②3條數(shù)據(jù)掛鉤聯(lián)絡(luò)線（DAV、NRFD和NDAC），用于控制數(shù)據(jù)總線的時(shí)序，以保證數(shù)據(jù)總線能正確、有節(jié)奏地傳輸信息，這種傳輸技術(shù)稱為三線掛鉤技術(shù)。三線掛鉤指的是講者、控者、聽者之間的邏輯聯(lián)接與接續(xù)關(guān)系。定義如下：

?DAV(DadaValid)數(shù)據(jù)有效線：當(dāng)數(shù)據(jù)線上出現(xiàn)有效數(shù)據(jù)時(shí)，講者置該線為低（負(fù)邏輯），示意聽者從數(shù)據(jù)線上接收數(shù)據(jù)。GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu)2023/4/1831第三十一頁，共80頁。

?NRFD(NotReadyForData)數(shù)據(jù)未就緒線：只要聽者中有一個(gè)尚未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，該線就為低，示意講者暫不要發(fā)出信息。

?NDAC(NotDataAccepted)數(shù)據(jù)未收到線：只要聽者中有一個(gè)尚未從數(shù)據(jù)總線上接收完數(shù)據(jù)，該線就為低，示意講者暫不要撤掉數(shù)據(jù)總線上的信息。

③5條接口管理控制線（ATN、IFC、REN、EOI和SRQ），用于控制GPIB總線接口的狀態(tài)。定義如下：GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu)2023/4/1832第三十二頁，共80頁。

?ATN(Attention)注意線：該線由控者使用，用來指明數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)的類型。當(dāng)它為1時(shí)，數(shù)據(jù)總線上的信息是由控者發(fā)出的、用于管理接口部分工作的消息（命令、設(shè)備地址等），這時(shí)，一切設(shè)備均要接收這些信息。當(dāng)它為0時(shí)，數(shù)據(jù)總線上的信息是由講者發(fā)出的、用于完成儀器自身工作的儀器消息（數(shù)據(jù)、設(shè)備的控制命令等），所有聽者都必須聽。

?IFC(InterfaceClear)接口清除線：該線由控者使用，當(dāng)它為1時(shí)，整個(gè)接口系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)。GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu)2023/4/1833第三十三頁，共80頁。?REN(RemoteEnable)遠(yuǎn)程控制線：該線由控者使用，當(dāng)它為1時(shí)，儀器可能處于遠(yuǎn)程控制狀態(tài)，從而封鎖設(shè)備面板上的手工操作。當(dāng)它為0時(shí)，儀器處于本地工作方式。

?SRQ(ServiceRequest)服務(wù)請(qǐng)求線：所有設(shè)備都與這條線“線或”在一起，任意設(shè)備將此線變?yōu)榈蛻B(tài)（SRQ為1）時(shí)，就表示向控者提出服務(wù)請(qǐng)求，然后控者通過依次查詢確定提出請(qǐng)求的設(shè)備。

?EQI(EndOrIdentify)結(jié)束或識(shí)別線：此線與ATN配合使用，當(dāng)EOI為1、ATN為0時(shí)，表示講者已傳遞完一組數(shù)據(jù)；當(dāng)EOI為1、ATN為1時(shí)，表示控者要進(jìn)行識(shí)別操作，要求設(shè)備把它們的狀態(tài)放在數(shù)據(jù)線上。2023/4/1834第三十四頁，共80頁。2023/4/1835第三十五頁，共80頁。開關(guān)器開關(guān)器可程控信號(hào)發(fā)生器被測(cè)件可程控電壓表可程控計(jì)數(shù)器可程控直流電源打印機(jī)繪圖儀

計(jì)算機(jī)

GPIB,RS232,……

測(cè)量頻率響應(yīng)的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)2023/4/1836第三十六頁，共80頁。美國(guó)VenableInstruments公司FREQUENCYRESPONSEANALYZER測(cè)試頻率范圍：0.01Hz-2.2MHz輸出電壓：10mVac-10Vac,±10Vdc,產(chǎn)生波德圖(Bodeplot),尼奎士圖(Nyquistplot),阻抗圖測(cè)試電源設(shè)備的開環(huán)響應(yīng)(OpenLoop)，觀察整個(gè)系統(tǒng)的頻域特性，并由Phasemargin、Gainmargin了解穩(wěn)定性。測(cè)量元件的頻域特性。2023/4/1837第三十七頁，共80頁。主機(jī)：含一個(gè)可送出頻率變化的掃描信號(hào)，有兩個(gè)頻道測(cè)量信號(hào)的變化量?？刂萍胺治鲕浖ㄟ^GPIB，控制主機(jī)的輸出信號(hào)，并采集測(cè)量信號(hào)。2.信號(hào)處理，畫出波德圖，了解穩(wěn)定性。信號(hào)輸入變壓器，掃描信號(hào)進(jìn)入不同電壓檔位2023/4/1838第三十八頁，共80頁?；贕PIB總線的GSM手機(jī)測(cè)試系統(tǒng)

模擬基站的綜合測(cè)試儀

工控機(jī)

手機(jī)夾具電源系統(tǒng)中測(cè)試儀工作在信號(hào)發(fā)生模式下，模擬基站產(chǎn)生各種測(cè)試信號(hào)，用于對(duì)位于手機(jī)夾具上的手機(jī)的多項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試（1）TXpowerlevel(5～19)發(fā)射功率等級(jí)。（2）frequency頻率誤差。

（3）Phase相位誤差。（4）RFSpectrum射頻頻譜。

（5）SwitchSpectrum開關(guān)譜。（6）RXSensitivity接收靈敏度。2023/4/1839第三十九頁，共80頁?；贕PIB總線的溫濕度綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過GPIB卡與高精度數(shù)字萬用表等儀器設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，間接完成對(duì)被試驗(yàn)件的數(shù)據(jù)采集；信號(hào)發(fā)生器用于提供試驗(yàn)件所需激勵(lì)信號(hào)；頻譜分析儀用于對(duì)某些試驗(yàn)件的輸出信號(hào)或測(cè)量結(jié)果進(jìn)行相關(guān)的頻譜分析；I/O板和可程控開關(guān)組件完成儀器設(shè)備的通道切換和試驗(yàn)件的加電工作；工控機(jī)通過RS-232接口完成對(duì)試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度、濕度控制。2023/4/1840第四十頁，共80頁。程控儀器＋標(biāo)準(zhǔn)外總線＋測(cè)控計(jì)算機(jī)=積木式自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試功能件＋內(nèi)總線＋嵌入式μP系統(tǒng)=智能化儀器系統(tǒng)將儀器中的測(cè)試功能電路板模塊（插件）化，插入計(jì)算機(jī)內(nèi)總線槽上，組建計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)。1980年某些儀器廠家研制單卡儀器（IAC—Instruments—on—a—card），就是最早的模塊式計(jì)算機(jī)內(nèi)總線儀器系統(tǒng)。1989國(guó)際上VXIbus聯(lián)合體推出“VMEbusExtensionsforInstrumentationVXIbussystemSpecification.Revision1.3”,電子測(cè)量領(lǐng)域內(nèi)的模塊式儀器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)總線規(guī)約VXI模塊化測(cè)試系統(tǒng)2023/4/1841第四十一頁，共80頁。VXI總線(VMEbusextensionforinstrumentation)。該總線是VME計(jì)算機(jī)總線在儀器領(lǐng)域中的擴(kuò)展,其中VME總線是一種工業(yè)微機(jī)的總線標(biāo)準(zhǔn),主要用于微機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)領(lǐng)域。優(yōu)點(diǎn)：ＶＸＩ系統(tǒng)具有小型便攜、高速數(shù)據(jù)傳輸、模塊式結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組建靈活等特點(diǎn)。1998年修訂的ＶＸＩ2.0版本規(guī)范提供了64位擴(kuò)展能力,使數(shù)據(jù)傳輸率最高進(jìn)一步提高到80ＭＢy/ｓ。缺點(diǎn)：組建VXI總線要求有機(jī)箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造價(jià)比較高。VXI總線特點(diǎn)2023/4/1842第四十二頁，共80頁。VXI系統(tǒng)的組成如圖所示，一個(gè)典型的VXI系統(tǒng)主要由VXI機(jī)箱、VXI模塊（插件）、計(jì)算機(jī)及顯示器等三部分組成。VXI總線測(cè)試系統(tǒng)的最小物理單元是組件模塊(AssemblyModule)2023/4/1843第四十三頁，共80頁。VXI主機(jī)箱組件模塊的機(jī)械載體是主機(jī)箱(Mainframe)。與模塊尺寸類型相適應(yīng)，主機(jī)箱也有A、B、C、D四種尺寸可選擇。

模塊互連載體是主機(jī)箱的背板(Backplake)，背板與模塊之間通過總線連接器銜接：三個(gè)96芯的連接器J1、J2、J3，模塊上的連接器對(duì)應(yīng)為P1、P2、P3。

VXI規(guī)定，一個(gè)主機(jī)箱最多有13個(gè)(0～12號(hào))槽位，其中0號(hào)槽比較特殊，位于機(jī)箱的最左邊或最底部,放置用于控制VXI總線系統(tǒng)的內(nèi)嵌式控制器及用于連接外部計(jì)算機(jī)的翻譯器和接口。VXI主機(jī)箱還為系統(tǒng)提供適合儀器工作要求的公用電源、冷卻和電磁屏蔽環(huán)境條件。

VXI模塊與主機(jī)箱2023/4/1844第四十四頁，共80頁。VXI總線信號(hào)線VXI總線的組成

VXI總線是模塊間信號(hào)的載體。在VME總線基礎(chǔ)上擴(kuò)展了一些適應(yīng)儀器特殊要求的信號(hào)線后形成的，從功能上看，VXI總線定義的信號(hào)可分為以下幾類：*VME計(jì)算機(jī)總線*儀器要求的信號(hào)線2023/4/1845第四十五頁，共80頁。VME計(jì)算機(jī)總線

1．?dāng)?shù)據(jù)傳輸總線（DTB）

DTB由總線主模塊控制，用于主、從模塊之間傳遞數(shù)據(jù)和狀態(tài)/識(shí)別信息。分為尋址線、數(shù)據(jù)線和控制線。2．DTB仲裁總線

VME總線支持多處理器的分布式系統(tǒng)。仲裁總線用來解決多個(gè)主模塊爭(zhēng)奪DTB總線使用權(quán)的問題，防止總線沖突。3．優(yōu)先中斷總線供VME總線系統(tǒng)的中斷器（Interrupter）和中斷處理器（InterruptHandler）之間進(jìn)行中斷請(qǐng)求和中斷認(rèn)可使用。4．公用總線為系統(tǒng)提供時(shí)鐘、系統(tǒng)初始化及故障檢測(cè)等功能。VXI總線信號(hào)線2023/4/1846第四十六頁，共80頁。VXI增加的信號(hào)線

為適應(yīng)高速、高性能儀器組件模塊的需要，VXI在保留VME系統(tǒng)總線的基礎(chǔ)上，新定義了一些面向儀器應(yīng)用的信號(hào)線。包括：*模塊識(shí)別線：檢測(cè)特定位置上的模塊的是否存在*時(shí)鐘和同步線：CLK10和CLK100、SYN100*儀器觸發(fā)線：TTL、ECL和STARX和STARY星形觸發(fā)線。*模擬相加線：

SUMBUS是VXI背板上的模擬相加結(jié)點(diǎn)。*局部總線：用于兩者之間高速通信，

LBUS數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250Mbps和1Gbps。*電源線：+5V，+12V是VME標(biāo)準(zhǔn)；

+24V是為模擬電路設(shè)計(jì)的，-5V、2V和-2VVXI總線信號(hào)線2023/4/1847第四十七頁，共80頁。VXI總線是一個(gè)開放式結(jié)構(gòu)，它對(duì)所有儀器生產(chǎn)廠家和用戶都是公開的，即允許不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的卡式儀器都可在同一機(jī)箱中工作，從而使VXI總線很快就成為測(cè)試系統(tǒng)的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

VXI總線是面向模塊式結(jié)構(gòu)的儀器的總線，與GP-IB總線相比較其性能有了較大幅度提高。下圖顯示出典型的VXI總線儀器的構(gòu)成形式。VXI測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成形式2023/4/1848第四十八頁，共80頁。VXI典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

0號(hào)槽：放置用于控制VXI總線系統(tǒng)的內(nèi)嵌式控制器及用于連接外部計(jì)算機(jī)的翻譯器和接口常稱為0槽控制器。2023/4/1849第四十九頁，共80頁。2023/4/1850第五十頁，共80頁。2023/4/1851第五十一頁，共80頁。VXI系統(tǒng)的控制計(jì)算機(jī)及接口

需要測(cè)試控制計(jì)算機(jī)來運(yùn)行用戶測(cè)試應(yīng)用程序、控制系統(tǒng)的總線操作、測(cè)試操作和數(shù)據(jù)處理。測(cè)試控制計(jì)算機(jī)可分為內(nèi)嵌式和外接式兩種。

1.內(nèi)嵌式測(cè)試控制計(jì)算機(jī)

內(nèi)嵌式測(cè)控計(jì)算機(jī)是按VXI總線規(guī)范設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)模塊，插入主機(jī)箱的０～４個(gè)槽位的空間。對(duì)內(nèi)嵌式測(cè)控控制器(計(jì)算機(jī))的要求是：(1)與VME總線和高性能的VXI儀器總線相容；(2)支持VME周期操作和VXI總線字串行通信協(xié)議；(3)具有０號(hào)槽服務(wù)和VXI總線系統(tǒng)資源管理能力；(4)還需提供通用計(jì)算機(jī)的能力。VXI測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成形式2023/4/1852第五十二頁，共80頁。2．外接測(cè)試控制計(jì)算機(jī)接口

外接一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)作為VXI系統(tǒng)的測(cè)試控制控制計(jì)算機(jī)是多數(shù)用戶的選擇。但通用計(jì)算機(jī)不能直接和VXI系統(tǒng)總線相連，因此必須設(shè)計(jì)專用的接口轉(zhuǎn)換模塊，如圖3.20所示。通過設(shè)計(jì)這樣的接口轉(zhuǎn)換模塊，計(jì)算機(jī)原則上可以使用任何通信或儀器總線實(shí)現(xiàn)與VXI總線的信息交換，如GPIB、RS232、USB、IEEE1394、LAN等。在目前VXI測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用中，廣泛采用的外計(jì)算機(jī)接口有以下幾種：

GPIB-VXI接口,VXI-MXI接口,1394-VXI接口VXI測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成形式2023/4/1853第五十三頁，共80頁。

圖3-20外接測(cè)試控制計(jì)算機(jī)與VXI系統(tǒng)的連接MXIbus(MultisystemExtensionInterfacebus)即多系統(tǒng)擴(kuò)展接口總線,主要用于多個(gè)VXI系統(tǒng)間的高速通信2023/4/1854第五十四頁，共80頁。表1國(guó)外的幾種通用測(cè)試系統(tǒng)系統(tǒng)名稱CASSJSATSCTSIFTETETSATEC6主承包商Lockheed-

MartinDMECorp.HughesNorthropGrummanMan-TecEADS用戶海軍(美)陸軍空軍(美)海軍空軍(美)陸軍（美）海軍陸戰(zhàn)隊(duì)(美)商業(yè)航空測(cè)試對(duì)象艦載航空電子系統(tǒng)、其它電子系統(tǒng)預(yù)警飛機(jī)電子系統(tǒng)測(cè)試制導(dǎo)武器導(dǎo)彈、魚雷陸軍所有電子系統(tǒng)測(cè)試維修戰(zhàn)場(chǎng)前沿電子系統(tǒng)/板級(jí)測(cè)試波音、空中客車飛機(jī)測(cè)控計(jì)算機(jī)DECALPHAIntelPentiumProDECSableDEC工作站IntelPentiumSun工作站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)VXI+臺(tái)式

設(shè)備柜式VXI+臺(tái)式

設(shè)備柜式VXI+臺(tái)式設(shè)備柜式VXI+臺(tái)式設(shè)備柜式VXI箱式便攜結(jié)構(gòu)VXI+臺(tái)式設(shè)備柜式使用年代1994年1995年1996年1995年1998年1993年2023/4/1855第五十五頁，共80頁。美國(guó)國(guó)防部自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)研究、開發(fā)和集成組（ARI）規(guī)劃出下一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)即NxTestATS，作為美國(guó)國(guó)防部系統(tǒng)的下一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，該標(biāo)準(zhǔn)的ATS結(jié)構(gòu)建立在開放系統(tǒng)概念的基礎(chǔ)之上，稱為自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的開放式結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)主要由“系統(tǒng)接口（SystemInterfaces）”和“信息框架（InformationFramework）”兩部分組成，分別受兩個(gè)主要的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：IEEEP1226（ABBET，廣域測(cè)試環(huán)境）和VXIPlug&Play（VPP，即插即用）的支持，在診斷信息系統(tǒng)方面遵循IEEEP1232（AI-ESTATE，適用于所有測(cè)試環(huán)境的人工智能交換和服務(wù)）標(biāo)準(zhǔn)。在構(gòu)成分布式綜合診斷系統(tǒng)時(shí)，則遵循TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。2023/4/1856第五十六頁，共80頁。2023/4/1857第五十七頁，共80頁。2023/4/1858第五十八頁，共80頁。2023/4/1859第五十九頁，共80頁。2023/4/1860第六十頁，共80頁。2023/4/1861第六十一頁，共80頁。2023/4/1862第六十二頁，共80頁。2023/4/1863第六十三頁，共80頁。2023/4/1864第六十四頁，共80頁。2023/4/1865第六十五頁，共80頁。2023/4/1866第六十六頁，共80頁。2023/4/1867第六十七頁，共80頁。

利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形工具和在線幫助功能，建立圖形化的虛擬儀器面板，以完成對(duì)儀器功能的控制、數(shù)據(jù)處理和分析、顯示結(jié)果；則這種包含實(shí)際儀器操作、使用信息的軟件與PC機(jī)結(jié)合構(gòu)成的儀器，就稱為虛擬儀器。虛擬儀器基本要素為：測(cè)試功能模塊硬件集合體（或稱是硬件平臺(tái)），虛擬儀器軟件包（或稱操作軟件平臺(tái)）、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)與硬件集合體的互聯(lián)總線，如圖所示。虛擬儀器系統(tǒng)2023/4/1868第六十八頁，共80頁。輸出信號(hào)信號(hào)輸入總線操作軟件平臺(tái)應(yīng)用軟件包應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境C、VB、LabViewLabwindows/CVI計(jì)算機(jī)系統(tǒng)儀器硬件平臺(tái)DACDSPADCMEM儀器驅(qū)動(dòng)器VXIbus、GPIB接口驅(qū)動(dòng)軟件虛擬儀器基本要素示意圖2023/4/1869第六十九頁，共80頁。

被測(cè)信號(hào)GPIB儀器串口儀器VXI模塊PXI模塊PC-DAQ計(jì)算機(jī)

虛擬儀器的構(gòu)成方式I/O接口設(shè)備2023/4/1870第七十頁，共80頁。2023/4/1871第七十一頁，共80頁。軟件技術(shù)是虛擬儀器的核心技術(shù)。常用的儀器用開發(fā)軟件有LabVIEW、LabWindows/CVI、VEE等等。這些軟件已相當(dāng)完善，而且還在升級(jí)、提高。以LabVIEW為例，這是基于圖形化編程語言G的開發(fā)環(huán)境，用于如GPIB、VXI、PXI、PCI儀器及數(shù)據(jù)采集卡等硬件的系統(tǒng)構(gòu)成，而且，具有很強(qiáng)的分析處理能力。2023/4/1872第七十二頁，共80頁。虛擬儀器（VI）是計(jì)算機(jī)技術(shù)同儀器技術(shù)深層次結(jié)合產(chǎn)生的全新概念的儀器，是對(duì)傳統(tǒng)儀器概念的重大突破，是儀器領(lǐng)域內(nèi)的一次革命。虛擬儀器是繼第一代儀器——模擬式儀表、第二代儀器——分立元件式儀表、第三代儀器——數(shù)字式儀表、第四代儀器——智能化儀器之后的新一代儀器。2023/4/1873第七十三頁，共80頁。虛擬儀器的分類:從技術(shù)發(fā)展的角度來看，虛擬儀器走的是兩條技術(shù)路線：一條是向高速、