PXI和LXI实现通信测试自动化的方法

要点

　　- 仪器与控制器通信以及彼此间通信的能力可追溯到上世纪60年代末，当时HP公司发明了HP接口总线(HP-IB)，被制定为IEEE-488标准，并起了一个名字——通用接口总线(GPIB)。

　　- PXI标准和LXI标准正在克服HP-IB和GPIB 的种种局限性。

　　- 在PXI方面，模块天生就同步，只须把它们放在同一机箱中即可。

　　- LXI产品涵盖了高性能测试系统的构建工作所需的所有主要产品类别，并且在仪器能力方面没有缺憾。

　　- 最终，多种仪器规格都会有发展空间。

　　当人们在为通信和其它先进应用设计复杂的器件和系统时，他们经常需要用一些能够互相通信的仪器来做测量。例如，人们也许需要把信号源和分析仪同步，来评估某种原型，或者需要执行自动化测量，来收集大量特征描述数据。

　　仪器早已能和控制器通信并且互相通信，来为这类应用服务。这种能力可追溯到上世纪60年代末，当时HP公司发明了HP接口总线(HP-IB)，被制定为IEEE-488标准，并起了一个与厂商无关的名字——通用接口总线(GPIB)。很多仪器早已配备以电脑为中心的通用接口，比如RS-232、 USB等等。但这些接口都有局限性。GPIB电缆又粗大又贵，并且数据速率有限。USB电缆无处不在，也很便宜，但接口不具备针对仪器的特性，而且把通信局限于单台电脑附近的几部仪器。

　　LXI标准和PXI标准正在克服这些局限性。这些标准各自的支持者们分别以LXI联盟和PXI系统联盟为代表，在夏秋两季的行业活动期间，他们大力宣传各自标准的特性和好处。人们可以使用符合其中某种标准的仪器或是混合系统，来为自己的实验室带来自动化测试能力。几家厂商表示：不存在某种单一的仪器系统体系结构来用于所有应用，他们在同时支持两种标准，或至少是在研究这些标准(表1中的突出显示部分)。

　　

 

　　LXI联盟和PXI系统联盟

　　如果人们正在从事微波领域的工作，他们将需要LXI系统或者配备LXI微波仪器的混合系统。在PXI规格方面，Phase Matrix公司提供26.5GHz PXI-1420下变频器，而Pickering InteRFaces公司则提供PXI微波开关。Aeroflex公司和NaTIonal Instruments公司的通用PXI射频信号源和接收器分别达到最高6GHz和6.6GHz。PXI射频模块制造商并不打算增加带宽，而是以支持新兴技术为目标。例如，Aeroflex公司最近宣布了其PXI系统的新型LTE测量能力。相比之下，人们能买到的几乎任何类型的台式仪器大概都提供符合 LXI的版本。例如， Rohde & Schwarz公司刚刚推出了它的R&S ZVA67，这是一种10MHz至67GHz矢量网络分析仪。该仪器符合LXI C类。

　　另外，如果人们需要某种远程访问形式，或者必须覆盖长距离，那么事实能够证明LXI是首选技术。例如，如果人们需要对雷达工作距离开展测试，其中的信号源和接收器相隔数百米，那么LXI系统就能轻松完成在别的方式下不切实际的测量(参考文献1)。

　　另一方面，PXI提供了一种方式来轻松配置某个仪器系统，无须处理LAN问题，也无须IT部门参与。PXI天生就在背板上的仪器之间提供时钟同步，LXI B和C类仪器具有这种能力，但较常见的C类版本不具备这种能力，特别是在射频与微波范围内。而且，PXI系统可以用很高的速率来输送数据，执行仪器外的存储与分析。
推动LXI

　　Agilent Technologies公司的Von Campbell是LXI联盟的主席，他于去年9月16日在Autotestcon大会上说：“目前，1211种产品获得了LXI认证，比12个月以前增加了大约50%。”他说，在同一时期，配备LXI连接的仪器家族从64种增加到了140种，有24家会员公司拥有符合LXI的产品。他指出：LXI涵盖了高性能测试系统的构建工作所需的所有主要产品类别，并且在仪器能力方面没有缺憾。

　　与Campbell一起在Autotestcon大会上发表关于LXI讲话的还有The Mathworks公司Matlab与Simulink测试与测量产品经理Rob Purser，Pickering Interfaces公司销售与营销经理Bob Stasonis，Agilent Technologies公司资深营销工程师Chris Van Woerkom，VTI Instruments公司业务开发副总裁Tom Sarfi。

　　Purser指出，LXI“充分利用电信浪潮”来为测试系统降低互连成本并确保长期稳定性。他说以太网具有30年的演变历史，并一直保持着兼容性。多数LXI实施工作都不需要特殊硬件，但Purser告诫人们不要购买最便宜的以太网电缆来用于各自的仪器系统。他说LXI补充了当前的技术，使人们可以用LXI来配合GPIB、PXI或VXI系统。

　　Purser说，尽管以太网有这些能力，但仅有它是不够的。如果仅使用以太网(许多仪器的确具有以太网接口)，那么人们将需要一种方式来配置数百个LAN选项，来发现仪器，来把测试与测量软件连接到仪器，来协调各项测量活动。他说LXI提供了一种标准的默认LAN配置，来处理人们在把仪器连接到LAN时必须处理的所有细节。为了表明设置LXI系统可以有多容易，Purser在The MathWorks公司的Autotestcon展位演示了一种信道测试设置，它包含Agilent公司和Tektronix公司的仪器，它们与运行The MathWorks公司Matlab软件的PC共同工作。

　　Agilent公司的Van Woerkom 详细介绍了LXI的能力，说它为测试系统提供了一套协调的LAN通信服务，为仪器支持LAN发现功能，为仪器定义了标准的网页，规定了可互换虚拟仪器(IVI)驱动程序，要求为达标产品开展互操作性测试，并为触发与同步提供了扩展特性。

　　与IT部门打交道

　　如果人们与各自的IT部门打过交道，他们也许会认为LAN连接是问题，而不是特性。在Autotestcon上发表讲话时，Pickering InteRFaces公司的Stasonis介绍了在把仪器连接到公司的网络时，如何避免意想不到的困难。他还在如何与防火墙和IT部门打交道方面提供了一些建议， 他说IT部门关心正常运行时间和安全问题，这可以理解。

　　Van Woerkom说，如果自动化测试系统要求不高，那么某种不会令IT部门不安的配置也许会获得通过。他介绍了一种系统，其中的PC、路由器以及符合LXI的仪器位于一个孤立的子网中(图1)。人们可以让路由器利用DHCP协议来配置仪器，但如果人工分配IP地址和别名，则可避免与地址再分配相关的问题，并简化编程。他说：“程序喜欢固定的地址。”

　　

 

　　图1，Agilent Technologies公司的Chris Van Woerkom说，人们可以买一部路由器来把PC和LXI仪器连接到公司网络中，并且不会使IT部门感到不安。

　　如果人们必须与校园各处或全球各地的仪器通信，或者如果他们希望提供实验室仪器的远程访问，那么IT的参与就很关键。据Stasonis说，人们将需要确定所需IP地址的数量， 定义一个等待时间最短且发现功能简便的网络拓扑结构，并且描述与带宽相关的网络通信量以及将使用的服务和协议。另外他还说，你将需要决定在何处把测试结果存档，以及如何处理系统更新，例如病毒防护的系统更新。

　　在结束Autotestcon的讲话时，VTI Instruments公司的Sarfi概括了A、B、C类的仪器特征。C类是基本配置，确保与其它LXI C类仪器的互操作性。多数符合LXI的射频和微波仪器属于C类，但是VTI公司制造的是符合A类的微波开关。B类仪器实施IEEE 1588标准，以便在仪器之间提供同步，各仪器都包含自己的时钟，其速率与邻近仪器略有不同。Sarfi说，B类系统包含一个计时主设备和几个从设备，利用时间戳来使时间差保持在数十纳秒范围内。他最后描述了A类仪器，它们包含一条8道M-LVDS总线来支持硬件速度下的精确异步握手，误差限于传播延时。

　　

LXI仪器在微波领域得到广泛运用。其中一个例子就是Rohde & Schwarz公司最近推出的R&S ZVA67，这是一种符合LXI C类的10 MHz至67 GHz矢量网络分析仪。该仪器在67 GHz的动态范围是110 dB，可用于研发以及生产应用。

　　

 

　　 在Autotestcon，The Mathworks公司演示了如何利用Matlab软件以及Agilent公司和Tektronix公司符合LXI的仪器来测试电缆阻抗特征。