PXI:簡介,相互關係,PXI的信號,10MHz參考時鐘(10MHz refere

PXI (PCI extensions for Instrumentation，面向儀器系統的PCI擴展) 是一種由NI公司發布的堅固的基於PC的測量和自動化平台。PXI結合了PCI（Peripheral Component Interconnection-外圍組件互連）的電氣匯流排特性與CompactPCI（緊湊PCI）的堅固性、模組化及Eurocard機械封裝的特性發展成適合於試驗、測量與數據採集場合套用的機械、電氣和軟體規範。制訂PXI規範的目的是為了將台式PC的性能價格比優勢與PCI匯流排面向儀器領域的必要擴展完美地結合起來，形成一種主流的虛擬儀器測試平台。這使它成為測量和自動化系統的高性能、低成本運載平台。

基本介紹

中文名：PXI
外文名：PCI extensions for Instrumentation
開發時間：1997年
推出時間：1998年
管理單位：PXI系統聯盟所管理

簡介,相互關係,PXI的信號,10MHz參考時鐘(10MHz reference clock),局部匯流排（Local Bus）,星形觸發（Star Trigger）,觸發匯流排（Trigger Bus）,PXI和PXI Express的比較,

簡介

PXI在1997年完成開發，並在1998年正式推出，它是為了滿足日益增加的對複雜儀器系統的需求而推出的一種開放式工業標準。如今，PXI標準由PXI系統聯盟（PXI Systems Alliance，PXISA）所管理。該聯盟由60多家公司組成，共同推廣PXI標準，確保PXI的互換性，並維護PXI規範。

簡單來說，PXI是以PCI(Peripheral Component Interconnect)及CompactPCI為基礎再加上一些PXI特有的信號組合而成的一個架構。PXI繼承了PCI的電氣信號，使得PXI擁有如PCI bus的極高傳輸數據的能力，因此能夠有高達132Mbyte/s到528Mbyte/s的傳輸性能，在軟體上是完全兼容的。另一方面，PXI採用和CompactPCI一樣的機械外型結構，因此也能同樣享有高密度、堅固外殼及高性能連線器的特性。

相互關係

一個PXI系統由幾項組件所組成，包含了一個機箱、一個PXI背板（backplane）、系統控制器（System controller module）以及數個外設模組（Peripheral modules）。在此以一個高度為3U的八槽PXI系統為例。系統控制器，也就是CPU模組，位於機箱的左邊第一槽，其左方預留了三個擴充槽位給系統控制器使用，以便插入因功能複雜而體積較大的系統卡。由第二槽開始至第八槽稱為外設槽，可以讓用戶依照本身的需求而插上不同的儀器模組。其中第二槽又可稱為星形觸發控制器槽（Star Trigger Controller Slot），其特殊的功能將於後面的文章中說明。

PXI的信號

10MHz參考時鐘(10MHz reference clock)

PXI規格定義了一個低歪斜(low skew)的10MHz參考時鐘。此參考時鐘位於背板上，並且分布至每一個外設槽（peripheral slot），其特色是由時鐘源（Clock source）開始至每一槽的布線長度都是等長的，因此每一外設槽所接受的clock都是同一相位的，這對多個儀器模組的同步來說是一個很方便的時鐘來源。

局部匯流排（Local Bus）

在每一個外設槽上，PXI定義了局部匯流排以及連線其相鄰的左方及右方外設槽，左方或右方局部匯流排各有13條，這個匯流排除了可以傳送數位訊號外，也允許傳送模擬信號。比如說3號外設槽上有左方局部匯流排，可以與2號外設槽上的右方局部匯流排連線，而3號外設槽上的右方局部匯流排，則與4號外設槽上的左方匯流排連線。而外設槽3號上的左方局部匯流排與右方局部匯流排在背板上是不互相連線的，除非插在3號外設槽的儀器模組將這兩方信號連線起來。

星形觸發（Star Trigger）

前面說到外設槽2號的左方局部匯流排在PXI的定義下，實被作為另一種特殊的信號，叫做星形觸發。這13條星形觸發線被依序分別連線到另外的13個外設槽（如果背板支持到另外13個外設槽的話），且彼此的走線長度都是等長的。也就是說，若在2號外設槽上同一時間在這13條星形觸發線上送出觸發信號，那么其它儀器模組都會在同一時間收到觸發信號（因為每一條觸發信號的延遲時間都相同）。也因為這一項特殊的觸發功能只有在外設槽2號上才有，因此定義了外設槽2號叫做星形觸發控制器槽（Star Trigger Controller Slot）。

觸發匯流排（Trigger Bus）

觸發匯流排共有8條線，在背板上從系統槽(Slot 1)連線到其餘的外設槽，為所有插在PXI背板上的儀器模組提供了一個共享的溝通管道。這個8-bit寬度的匯流排可以讓多個儀器模組之間傳送時鐘信號、觸發信號以及特訂的傳送協定。

PXI和PXI Express的比較

相對於PXI Express，大多數用戶更熟悉PXI，儘管兩款軟體平台兼容，但是存在著接口差異。 PXI

PXI背板使用PCI接口，為了提供充足的套用頻寬，大多數這些模組工作於33MHz和32位寬。這是三種類型的槽：

系統插槽接受控制器或者控制器的遠程接口。

星形觸發槽用作一個普通的外設槽，在PXI開關模組上使用觸發並不常見，因為觸發模組典型的是基於IVI（軟體）的。

外設插槽接受任何的外設PXI模組。

模組之間的背板是共享的，並顯示為一組匯流排編號（對應於PXI匯流排的每個橋段），該匯流排上的設備通常編號從15以下開始。特定匯流排中的所有設備共享32位PCI匯流排段，該標準限制匯流排數為256。

PXI Express

PXI Express（PXIe）機箱使用PCI Express串列接口，連線它的系統槽和外圍設備。系統插槽與PXI不兼容，因此需要使用具有足夠數量的PCIe連線器的控制器或者PCIe接口來支持外設。串列接口的使用提升了外設的可用頻寬，因為原則上它不是共享BW—每個外設獲得一個或者多個具有2.5GB/s比特率的串列連線。由於PCIe是點對點的連線系統，每個連線被定義為匯流排編號和設備0（該插槽上沒有其他設備）。與PCI一樣，匯流排限制為256，最大模組計數低於PXI。

使用PXI Express不能保證快速的系統運行速度，系統速度最常見的瓶頸問題與背板速度無關，但是在接收或者傳輸大量數據的模組上可以看到速度優勢。

PXI Express的機械接口和電氣接口，不同於PXI。為了充分利用快速PCI Express通道，機箱通常既包含PXI插槽和又包含PXI Express插槽（混合機箱）。因此，機箱可以詳細描述多種類型的插槽。通常，插槽被定義如下：

控制插槽，只適用於PXIe和混合機箱設定的專用控制器。

PXI Express插槽，只適用於PXI Express模組，其中只用相對較少的類型可用。

混合插槽，適用於EXTHER PXI Express或者PXI模組，兩組連線器，但是第二個PXI連線器縮短以滿足PXIe連線器。

擴展插槽，僅適用於PXI模組。

觸發插槽，只能由被設計為填充該插槽的模組使用，因此不適用於“正常的”外設模組。由於這個原因，一些機箱不設定定時插槽。

PXI Express機箱在每個通道內支持的PCIe通道數也不同。這對於用戶來說是透明的，但是對於高速套用，在確保一些PXIe插槽具有大量PCIe通道時，具有相當大的優點，因為這是適用於PCIe機箱的主要原因。

還有其他電氣差異，特別是電源功率不同。PXI Express不支持5V和-12V電源功率。5V電源是一個特別的問題，因為最常用的繼電器具有5V線圈—並且是存儲在分配的通道內的部件中，因此最容易用於服務支持。

最大多數外設模組是PXI，而不是PXI Express。

PXI