計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)

學(xué)習(xí)要求1了解現(xiàn)場(chǎng)總線的協(xié)議模型及常見(jiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)，了解智能傳感器的含義、實(shí)現(xiàn)的途徑及智能傳感器系統(tǒng)智能化功能的實(shí)現(xiàn)方法。2了解數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成、性能指標(biāo)及電路設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題。3掌握GPIB總線技術(shù)及其特點(diǎn)；了解VXI,PXI總線技術(shù)的各自特點(diǎn)4了解虛擬儀器的概念及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；11/6/20241

當(dāng)今測(cè)試的特點(diǎn)?面臨的挑戰(zhàn)?CAT：計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試CAT組成:由微機(jī)加插卡式硬件和采集分析軟件組成計(jì)算機(jī)化測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：①能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行復(fù)雜的分析處理；②高精度、高分辨率和高速實(shí)時(shí)分析處理；③性能可靠、穩(wěn)定、維修方便；④能夠以多種形式輸出信息；⑤多功能；⑥自動(dòng)測(cè)試和故障監(jiān)控。5.1引言11/6/20241計(jì)算機(jī)化測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展歷程

★第一代:

二十世紀(jì)六十年代-七十年代,無(wú)專用接口CAT系統(tǒng)。

特點(diǎn)：1)無(wú)儀器專用總線;2)開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng);3)無(wú)通用性★第二代:

二十世紀(jì)七十年代-八十年代,通用接口CAT系統(tǒng)。特點(diǎn):1)程控儀器符合相應(yīng)的總線標(biāo)準(zhǔn);2)開(kāi)發(fā)周期短;3)具有通用性及互換性;★第三代:

二十世紀(jì)九十年代至今,虛擬儀器特點(diǎn):1)用計(jì)算機(jī)軟件功能實(shí)現(xiàn)了相關(guān)儀器功能;2)符合相應(yīng)的總線標(biāo)準(zhǔn);3)系統(tǒng)組成時(shí)間短、功能易于擴(kuò)展。11/6/20242新的設(shè)計(jì)思路:開(kāi)放式系統(tǒng).生產(chǎn)自動(dòng)化要求組建開(kāi)放式系統(tǒng)的2要素?現(xiàn)場(chǎng)總線：是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備(現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備及更高控制管理層網(wǎng)絡(luò)之間)之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，是開(kāi)放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。5.2現(xiàn)場(chǎng)總線與智能傳感器11/6/20243

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)比較

連接方式/控制模式/信號(hào)類型/簡(jiǎn)化系統(tǒng)11/6/20244現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展★1984年：美國(guó)儀表協(xié)會(huì)（ISA）下屬的標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)施工作組中的ISA/SP50開(kāi)始制定現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)；★1985年：國(guó)際電工委員會(huì)決定由ProwayWorkingGroup負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)的研究制定工作；★1986年：德國(guó)開(kāi)始制定過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線（ProcessFieldbus）標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱PROFIBUS;★1992年：由Siemens、Rosemount、ABB、Foxboro、Yokogawa等80家公司聯(lián)合，成立了ISP（InteroperableSystemProtocol）組織，著手在PROFIBUS的基礎(chǔ)上制定現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。11/6/202465現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展★1993年：以Honeywell、Bailey等公司為首，成立了WorldFIP（FactoryInstrumentationProtocol）組織，由120多個(gè)公司加盟該組織，并以法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)FIP為基礎(chǔ)制定現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)?！?994年：ISP和WorldFIP北美部分合并，成立了現(xiàn)場(chǎng)基金會(huì)（FieldbusFoundation,簡(jiǎn)稱FF）?！?019年：第一季度頒布了低速總線H1的標(biāo)準(zhǔn)，安裝了示范系統(tǒng)，將不同廠商的符合FF規(guī)范的儀表互聯(lián)為控制系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)，使H1低速總線開(kāi)始步入了實(shí)用階段。德國(guó)BoschCAN美國(guó)的lonwork11/6/20246現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的參考模型

為建立互聯(lián)系統(tǒng),國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于1978年建立了一個(gè)“開(kāi)放系統(tǒng)互連”的技術(shù)委員會(huì)。起草了“開(kāi)放系統(tǒng)互連基本參考模型”（OpenSystemInterconnection）的建議草案。1986年又對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了進(jìn)一步的完善和補(bǔ)充。OSI參考模型分層的原則是將相似的功能集中在同一層內(nèi)，功能差別較大時(shí)則分層處理，每層只對(duì)相鄰的上、下層定義接口。OSI參考模型是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的產(chǎn)物，它的基本內(nèi)容是開(kāi)放系統(tǒng)通信功能的分層結(jié)構(gòu)。7層次,各層協(xié)議的研究獨(dú)立進(jìn)行,某層有變化時(shí)只需改變相應(yīng)的層。11/6/20247提供用于建立、保持和斷開(kāi)物理連接的機(jī)械的、電氣的、功能的和過(guò)程的條件。物理層提供有關(guān)同步和比特流在物理媒體上的傳輸手段。

利用下一層提供的服務(wù)并為上一層提供服務(wù)(通信功能和層之間的會(huì)話規(guī)定)同等層之間的通信規(guī)則和約定—協(xié)議11/6/20248用于建立、維持和拆除鏈路連接，實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)墓δ?。在點(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)的鏈路上，保證信息的可靠傳遞。該層對(duì)連接相鄰的通路進(jìn)行差錯(cuò)控制、數(shù)據(jù)成幀、同步等控制。檢測(cè)差錯(cuò):循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC糾正:計(jì)時(shí)器恢復(fù)/自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)ARQ11/6/20249規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)連接的建立、維持和拆除的協(xié)議。它的主要功能是利用數(shù)據(jù)鏈路層所提供的相鄰節(jié)點(diǎn)間的無(wú)差錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸功能，通過(guò)路由選擇和中繼功能，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)之間的連接。11/6/202410完成開(kāi)放系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送控制。主要功能是開(kāi)放系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的收發(fā)確認(rèn)。同時(shí)，還用于彌補(bǔ)各種通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量差異，對(duì)經(jīng)過(guò)下三層之后仍然存在的傳輸差錯(cuò)進(jìn)行恢復(fù)，進(jìn)一步提高可靠性。11/6/202411

☆

會(huì)話層依靠傳輸層以下的通信功能使數(shù)據(jù)傳送功能在開(kāi)放系統(tǒng)間有效地進(jìn)行。其主要功能是按照在應(yīng)用進(jìn)程之間的約定，按照正確的順序收、發(fā)數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種形式的對(duì)話。11/6/202412

☆表示層的主要功能是把應(yīng)用層提供的信息變換為能夠共同理解的形式，提供字符代碼、數(shù)據(jù)格式、控制信息格式、加密等的統(tǒng)一表示。11/6/202413

☆應(yīng)用層是OSI參考模型的最高層。其功能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用進(jìn)程（如用戶程序、終端操作員等）之間的信息交換。同時(shí)，還具有一系列業(yè)務(wù)處理所需要的服務(wù)功能。7層是否都必須?11/6/202414

智能傳感器?智能傳感器，必須具備學(xué)習(xí)、推理、感知、通訊以及管理功能。20世紀(jì)80年代末，L.Foulloy提出了模糊傳感器概念，認(rèn)為“模糊傳感器是一種能夠在線實(shí)現(xiàn)符號(hào)處理的智能傳感器”。智能傳感器：基于現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的要求，帶有總線接口，能自行管理自己，能將檢測(cè)到的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行處理變換后，以數(shù)字量形式通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與上位機(jī)進(jìn)行信息傳遞。11/6/202415智能傳感器的特點(diǎn)具有非線性自動(dòng)校正功能，可消除整個(gè)傳感器系統(tǒng)的非線性系統(tǒng)誤差，提高了精度。具有自校零與自校準(zhǔn)功能。抑制噪聲的智能化功能。通過(guò)自補(bǔ)償技術(shù)可改善傳感器系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，使其頻率響應(yīng)特性向更高或更低頻段擴(kuò)展。11/6/202416智能傳感器實(shí)現(xiàn)的途徑1)非集成化實(shí)現(xiàn)：將傳統(tǒng)的經(jīng)典傳感器（采用非集成化工藝制作的傳感器，僅具有獲取信號(hào)的功能）、信號(hào)調(diào)理電路、帶數(shù)字總線接口的微處理器組合為一整體而構(gòu)成的一個(gè)智能傳感器系統(tǒng)。2)集成化實(shí)現(xiàn)：這種智能傳感器系統(tǒng)是采用微機(jī)械加工技術(shù)和大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)，利用硅為基本材料來(lái)制作敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器單元，并把它們集成在一塊芯片上。故又可稱為集成智能傳感器（IntegratedSmart/IntelligentSensor）。3)混合實(shí)現(xiàn)：根據(jù)需要與可能，將系統(tǒng)各個(gè)集成化環(huán)節(jié)，如：敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器單元、數(shù)字總線接口，以不同的組合方式集成在兩塊或三塊芯片上，并裝在一個(gè)外殼里。11/6/202417集成化智能傳感器的幾種形式①初級(jí)形式：就是組成環(huán)節(jié)中沒(méi)有微處理器單元，只有敏感單元與（智能）信號(hào)調(diào)理電路，二者被封裝在一個(gè)外殼里。②中級(jí)形式/自立形式：在組成環(huán)節(jié)中除敏感單元與信號(hào)調(diào)理電路外，必須含有微處理器單元，即一個(gè)完整的傳感器系統(tǒng)全部封裝在一個(gè)外殼里的形式。它具有完善的智能化功能，這些智能化功能主要是由強(qiáng)大的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。③高級(jí)形式：高級(jí)形式是集成度進(jìn)一步提高，敏感單元實(shí)現(xiàn)多維陣列化時(shí)，同時(shí)配備了更強(qiáng)大的信息處理軟件，從而具有更高級(jí)的智能化功能的形式。這時(shí)的傳感器系統(tǒng)不僅具有完善的智能化功能，而且還具有更高級(jí)的傳感器陣列信息融合功能，或具有成像與圖像處理等功能。11/6/202418自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組成由五部分組成：①控制器；②程控儀器、設(shè)備；③總線與接口；連接控制器與各程控儀器④測(cè)試軟件；⑤被測(cè)對(duì)象5.3自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)11/6/202419通用接口總線GPIB發(fā)展簡(jiǎn)介:國(guó)際公認(rèn)并廣泛使用的IEEE-488接口總線被稱為通用接口總線(GPIB，generalpurposeinterfacebus)。它的作用是實(shí)現(xiàn)儀器儀表、計(jì)算機(jī)、各種專用的儀器控制器和自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)之間的快速雙向通信。11/6/202420IEEE-488.1IEEE-488.1是一種數(shù)字式8位并行通信接口，其數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1Mbps。該總線支持一臺(tái)系統(tǒng)控制器（通常是PC）和多達(dá)10臺(tái)以上的附加儀器。各有關(guān)器件之間是通過(guò)一根含24（或25）芯的集裝通信纜來(lái)聯(lián)系的。通信纜通過(guò)專用標(biāo)準(zhǔn)連接器與設(shè)備連接(陽(yáng)性與陰性)，連接器及其引腳定義如圖所示。負(fù)邏輯-零邏輯代表“真”抗干擾11/6/202421GPIB總線測(cè)試儀器通過(guò)GPIB接口和GPIB電纜與計(jì)算機(jī)相聯(lián)，形成計(jì)算機(jī)測(cè)試儀器。與DAQ卡不同，GPIB儀器是獨(dú)立的設(shè)備，能單獨(dú)使用。GPIB設(shè)備可以串接在一起使用，但系統(tǒng)中GPIB電纜的總長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)20m，過(guò)長(zhǎng)的傳輸距離會(huì)使信噪比下降，對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量有影響。

11/6/202422GPIB操作

GPIB采用字節(jié)串行/位并行協(xié)議。GPIB通過(guò)連接總線傳輸信息而實(shí)現(xiàn)通信。輸送的信息分兩種：基于器件的信息:數(shù)據(jù)信息;連接信息:命令信息。11/6/202423GPIB器件和接口功能

基于GPIB測(cè)試結(jié)構(gòu)的全部有關(guān)器件可分為控者、講者和聽(tīng)者三大類：（1）控者

控者指明誰(shuí)是講者，誰(shuí)是聽(tīng)者（如PC）。每個(gè)GPIB系統(tǒng)都必須定義一個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行控者，這一工作可通過(guò)設(shè)置接口板卡上的跳線或軟件構(gòu)筑來(lái)完成。

（2）講者與聽(tīng)者

講者：產(chǎn)生指令及數(shù)據(jù)器件

聽(tīng)者：接收指令及數(shù)據(jù)器件

講者在總線任一時(shí)刻只能有一個(gè)器件,聽(tīng)者可以有多個(gè)器件。11/6/202424講者和聽(tīng)者的功能特性講者聽(tīng)者被控者指定去講被控者指定去聽(tīng)將數(shù)據(jù)放到GPIB上讀出由講者送到GPIB上的數(shù)據(jù)一次只能有一個(gè)器件被尋址講話每次可有多臺(tái)器件被尋址為聽(tīng)者11/6/202425信號(hào)及連線

GPIB有16條信號(hào)線和8條地回送線。GPIB上的所有器件分享24條總線。16條信號(hào)線分為三組：數(shù)據(jù)線8條、接口管理線5條、握手線3條。★數(shù)據(jù)線(8條)：以并行方式輸送數(shù)據(jù)。★接口管理線(5條)：管理著GPIB中的信號(hào)傳輸： ①接口清除線（IFC，interfaceclear）:主控復(fù)位 ②注意線（ATN，attention）:通報(bào)數(shù)據(jù)類型 ③遠(yuǎn)距離使能（REN，remoteenable） ④終止或識(shí)別（EOI，endoridentify:停止數(shù)據(jù)輸出 ⑤服務(wù)請(qǐng)求（SRQ，servicerequest）執(zhí)行控者監(jiān)測(cè)此信息?！镂帐志€(3條)：異步地控制各器件之間的信息字節(jié)的傳輸11/6/202426三條握手線:三線連鎖握手/掛鉤模式?①NRFD(notreadyfordata)指出一個(gè)器件是否已準(zhǔn)備好接收一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，此線由所有正在接受命令（數(shù)據(jù)信息）的聽(tīng)者器件來(lái)驅(qū)動(dòng)。②NDAC(notdataaccepted)指出一個(gè)器件是否已收到一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，此線由所有正在接收（數(shù)據(jù)信息）的聽(tīng)者器件來(lái)驅(qū)動(dòng)。在此握手模式下，該傳輸率將以最慢的執(zhí)行聽(tīng)（正在聽(tīng)）者為準(zhǔn)，因?yàn)橹v者要等到所有聽(tīng)者都完成工作。在發(fā)送數(shù)據(jù)和等待聽(tīng)者接受之前，NRFD應(yīng)被置于“非”。③DAV（datavalid）指出數(shù)據(jù)線上的信號(hào)是否穩(wěn)定、有效和可以被器件驗(yàn)收。當(dāng)控者發(fā)送命令和講者發(fā)送數(shù)據(jù)信息時(shí)都要申報(bào)一個(gè)DAV。11/6/202427講者DATA00DAV25講者宣布數(shù)據(jù)不再合法進(jìn)入接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，不要再準(zhǔn)備完成AGAIN113聽(tīng)者NRFDNADAC數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始最慢聽(tīng)者接收完畢數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束4圖三線握手過(guò)程聽(tīng)者準(zhǔn)備好接收講者收到RFD消息宣布DAV=0有效三條握手線:三線連鎖握手/掛鉤模式11/6/202428總線命令

所有器件必須監(jiān)視ATN線并在200ns內(nèi)做出響應(yīng)。當(dāng)ATN為“真”時(shí)，所有器件都接收數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)并將其作為命令或地址來(lái)處理。11/6/202429查詢

在IEEE-488中，每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程都由控者來(lái)啟動(dòng)?？卣呓拥缴陥?bào)后，便啟動(dòng)一個(gè)查詢過(guò)程來(lái)依次尋址，來(lái)發(fā)現(xiàn)申報(bào)SRQ的器件，查詢方法分為串行式和并行式兩種：①串行查詢被尋址到的器件作為講者向控者發(fā)送一個(gè)狀態(tài)字節(jié)來(lái)表明自己是否要注意。②并行查詢此時(shí)所選定的器件有可能發(fā)送一個(gè)狀態(tài)位到預(yù)先制定的數(shù)據(jù)線上。并行查詢的啟動(dòng)方法是同時(shí)用ATN和EOI線作申報(bào)。IEEE-488規(guī)定器件容量少于或等于15臺(tái)（包括控者器件在內(nèi)）。11/6/202430VXI總線VXI（VMEbusextensionsforinstrumentation）總線結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)將測(cè)量?jī)x器、主機(jī)架、固定裝置、計(jì)算機(jī)及軟件集為一體，是一種電子插入式工作平臺(tái)。在每個(gè)VXI總線系統(tǒng)中，必須有兩個(gè)專門的功能：＊第一個(gè)是0號(hào)槽功能，它負(fù)責(zé)管理底板結(jié)構(gòu)。＊第二個(gè)是資源管理程序。每當(dāng)系統(tǒng)加電或復(fù)位時(shí)，這個(gè)程序就對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行配置，以保證能正常工作。11/6/202431

VXI總線的體系結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械尺寸、電源、冷卻、連接插座、模塊連接、通信協(xié)議、電磁干擾等各方面，VXI總線標(biāo)準(zhǔn)都作了規(guī)定。

①機(jī)械尺寸方面，規(guī)定了模塊的尺寸和空間的大小及對(duì)冷卻的要求A、B、C、D；

②電氣性能方面，規(guī)定了完整的線路連接、觸發(fā)器、時(shí)鐘和模擬/數(shù)字信號(hào)總線；③電源和EMC方面，對(duì)電壓、噪聲及輻射的敏感性做了限制；

④通信方面，規(guī)定了系統(tǒng)配置、設(shè)備的類型和通信協(xié)議等。11/6/202432VXI總線結(jié)構(gòu)規(guī)定了三種96芯的雙列直插(DIN)連接插座，分別為P1、P2和P3。其中P1是唯一的必須在VME或VXI總線中配備的連接插座，這種連接插座包括有數(shù)據(jù)傳輸總線（24位尋址線和16位數(shù)據(jù)線）、中斷線及電源線等。

11/6/202433

在VXI總線總線結(jié)構(gòu)中，P2連接插座是可選的，除了A型模塊外，其它的模塊都要配備。P2連接插座把數(shù)據(jù)傳輸總線擴(kuò)展到了全部的32位，并增加了許多其它的資源。P3連接插座也是可選的，只有D型模塊才配備這種連接插座。P3比P2又增加了24條本地總線、ECL觸發(fā)總線和100MHz的時(shí)鐘及星型觸發(fā)總線，供精確同步之用。11/6/202434★本地總線

本地總線是鄰近模塊之間進(jìn)行通信的總線。VXI總線標(biāo)準(zhǔn)為本地總線定義了5種信號(hào)類型，可以用于TTL電平的信號(hào)、ECL電平的信號(hào)或3種模擬電平的信號(hào)?！镫姶畔嗳菪?/p>

為確保儀器模塊不干擾其它模塊，也不被其它模塊所干擾，VXI總線結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輻射和傳導(dǎo)電磁干擾（EMC）做了限制?！锢鋮s

在典型的IEEE-488機(jī)架組合式系統(tǒng)中，必須采取嚴(yán)格的措施來(lái)保證系統(tǒng)正常工作所需要的冷卻環(huán)境11/6/202435★電源

VXI總線結(jié)構(gòu)對(duì)電源的指標(biāo)也做了規(guī)定，選擇模塊時(shí)，要把模塊對(duì)電壓和電流的要求與主機(jī)的能力進(jìn)行比較。

直流輸出/V+5+12-12+24-24-5.2-2直流電流峰值/A62121212106030動(dòng)態(tài)電流峰-峰值/A9.02.52.55.05.08.54.5電源在提供穩(wěn)定的電壓的時(shí)候，若要求其電流發(fā)生突然變化，電源的供電能力就會(huì)改變。如果電源具有較大的感性負(fù)載（這在開(kāi)關(guān)式電源中是常見(jiàn)的），這時(shí)電源輸出的電壓就會(huì)由于繼電器對(duì)動(dòng)態(tài)電流的需求而發(fā)生變化，感應(yīng)出來(lái)的噪聲就會(huì)進(jìn)入使用統(tǒng)一電源的其它模塊，影響其性能。因此，VXI總線結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)態(tài)電流的規(guī)定，可確保所選擇的模塊不會(huì)在主機(jī)的電源線上感應(yīng)出較大的起伏噪聲，這樣也就不會(huì)影響其它模塊的電性能。11/6/202436VXI總線的通信VXI總線設(shè)備類型:VXI總線設(shè)備共有四種類型：寄存器基的設(shè)備、消息基的設(shè)備、存儲(chǔ)器設(shè)備和擴(kuò)展存儲(chǔ)器設(shè)備。寄存器基的設(shè)備是最簡(jiǎn)單的一種VXI總線設(shè)備，常用來(lái)作為簡(jiǎn)單儀器和開(kāi)關(guān)模塊的基本部分。寄存器基的設(shè)備的通信指通過(guò)寄存器的讀寫操作來(lái)完成，因?yàn)榧拇嫫骰脑O(shè)備完全是在直接硬件控制這一層次上進(jìn)行通信的，它的優(yōu)點(diǎn)是速度快，這種高速度通信可使測(cè)試系統(tǒng)的吞吐量大大提高。消息基的設(shè)備一般是VXI總線系統(tǒng)中智能化程度較高的設(shè)備。消息基的設(shè)備都配有公共通信單元和字串行協(xié)議，以保證與其它消息基的模塊進(jìn)行ASCⅡ級(jí)的通信，也便于多廠家的儀器相互兼容。通信速度會(huì)受到一定的影響，消息基的設(shè)備一般都要使用微處理器，比寄存器基的設(shè)備成本要高。

11/6/202437VXI的尋址

在VXI總線標(biāo)準(zhǔn)中，提供了三種尋址方式，即IEEE-488主尋址、IEEE-488副尋址和嵌入式尋址:

①在IEEE-488主尋址方式下，主控制器把每個(gè)VXI總線上的儀器都作為一個(gè)獨(dú)立的IEEE-488儀器來(lái)對(duì)待。這些儀器有唯一的IEEE-488地址。②IEEE-488副尋址方式與主尋址方式相似，它是利用IEEE-488總線的副地址尋址功能，不用主地址尋址。

11/6/202438PXI總線PXI(PCIExtensionforInstrumentation)是由美國(guó)NI公司于2019年推出的測(cè)控儀器總線標(biāo)準(zhǔn)。11/6/202439PXI模塊尺寸PXI規(guī)范定義了一個(gè)包括電源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和安插模塊槽位的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱。PXI規(guī)定系統(tǒng)槽（相當(dāng)于VXI的零槽）位于總線的最左端，主控模塊只能向左擴(kuò)展自身的擴(kuò)展槽，而不能向右擴(kuò)展占用儀器模塊插槽。PXI儀器模塊安裝在右邊余下的槽內(nèi)，同時(shí)用戶可以在第一個(gè)外圍插槽（系統(tǒng)插槽的相鄰槽）安裝一個(gè)可選的星型觸發(fā)控制器，為其它外圍模塊提供非常精確的觸發(fā)信號(hào)。11/6/202440PXI總線電氣結(jié)構(gòu)PXI總線規(guī)范是在PCI規(guī)范的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的,具有PCI的性能和特點(diǎn),包括32/64位數(shù)據(jù)傳輸能力及分別高達(dá)132Mbps(32位)和264Mbps(64位)的數(shù)據(jù)傳輸速度,另外還支持3.3V系統(tǒng)電壓、PCI-PCI橋路擴(kuò)展和即插即用。PXI在保持PCI總線所有這些優(yōu)點(diǎn)的前提下增加了專門的系統(tǒng)參考時(shí)鐘、觸發(fā)總線、星型觸發(fā)線和模塊間的局部總線,以此來(lái)滿足高精度的定時(shí)、同步與數(shù)據(jù)通信要求。11/6/202441VXI與PXI的擴(kuò)展性能比較

（1）PXI系統(tǒng)產(chǎn)品的價(jià)格相當(dāng)于VXI系統(tǒng)的一半到三分之二。（2）市場(chǎng)上大部分的VXI模塊是C尺寸，C尺寸VXI卡的面積是PXI插卡的兩倍，因而可提供更多的功能。（3）VXI通過(guò)P3連接器定義了一個(gè)有兩條星型線組成的星型觸發(fā)系統(tǒng)，這意味著星型觸發(fā)必須配置D尺寸機(jī)箱和D尺寸模塊才能工作；PXI也定義了一個(gè)星型觸發(fā)系統(tǒng)，與VXI不同的是，它通過(guò)1槽傳送精確的觸發(fā)信號(hào)，用于模塊間精確定時(shí)。（4）一個(gè)PXI機(jī)箱最多只有7個(gè)插槽可插通用模塊；與此相比，13槽C尺寸VXI機(jī)箱能提供給設(shè)計(jì)者12槽位置，一般不用通過(guò)機(jī)箱級(jí)聯(lián)，就能滿足實(shí)際需要了，而且，C尺寸的VXI模塊比3U和6U尺寸的PXI模塊能夠集成更多的功能。（5）如果從性能上考慮，PXI是當(dāng)然領(lǐng)先，它不但傳輸速率較高，價(jià)格也相對(duì)較低，可以滿足大多數(shù)的測(cè)試應(yīng)用項(xiàng)目要求，但是在高端領(lǐng)域，VXI仍然是最好的選擇，它可以完成更復(fù)雜更尖端的測(cè)試任務(wù)。11/6/2024425.4虛擬儀器系統(tǒng)虛擬儀器VI：是指具有虛擬儀器面板的個(gè)人計(jì)算機(jī)，它由通用計(jì)算機(jī)、模塊化功能硬件和控制專用軟件組成。“虛擬”主要有兩方面的含義：（1）指虛擬儀器的面板是虛擬的；（2）另一方面是指虛擬儀器測(cè)量功能是由軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。11/6/202443虛擬儀器的結(jié)構(gòu)按其基本形式可分解為以下三個(gè)主要模塊：①輸入:進(jìn)行信號(hào)調(diào)整并將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式以便處理。②輸出:將量化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并進(jìn)行必要的信號(hào)調(diào)理。③數(shù)據(jù)處理:通常一個(gè)微處理器或一臺(tái)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）可使儀器按要求完成一定功能。虛擬儀器就是利用通用的儀器硬件平臺(tái)，調(diào)出不同的測(cè)試軟件構(gòu)成不同功能的儀器。11/6/202444虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器比較傳統(tǒng)儀器虛擬儀器功能由儀器廠商定義功能由用戶自己定義與其它儀器設(shè)備的連接十分