過去十五年以來，自動化測試領域出現了一些明顯的趨勢：從設計到生產的每個階段，自動化程度越來越高；單一的待測設備往往集成了多種的標準和協議；從商業角度考慮，縮短產品投放市場時間的壓力也與日俱增；與此同時，著眼于整個經濟環境的大背景下，各個企業也都面臨著更加嚴峻的成本控制要求；此外，對制造業的自動化測試而言，測試設備的體積和功耗已經無法再隨著測試需求線形增長。

　　PXI平臺的出現為自動化測試提供了一種新的思路。NI于1997年提出PXI標準，標準化的商業技術讓PXI技術在過去十五年中以驚人的速度在測試和控制應用領域得到廣泛的接受，并且已經成為主流的模塊化儀器平臺。不僅得到眾多主流測試測量廠商的支持，而且全球各地的用戶基于PXI平臺在多個領域實現各種不同的應用。本文將對PXI規范進行概述并介紹一些最新發展及應用。

　　PXI技術概覽

　　PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）是一種基于PC技術的面向測試測量和自動化應用的堅固平臺。PXI標準將CompactPCI標準（具有PCI電氣總線特性，同時具有堅固的、模塊化的歐卡封裝）與專用同步總線和軟件特性結合在一起。該標準由PXI系統聯盟（PXISA）進行管理，這是一個由世界各地超過50家公司共同簽約的聯盟，其宗旨是為了推動PXI標準的應用，保證各廠商產品的互操作性，并維護PXI規范。隨著商業PC的總線技術從PCI演進到了PCI Express，顯著地拓展了總線的可用帶寬，PXI也將PCI Express集成到PXI標準中，以滿足更多的應用需求。PCI工業制造商協會（PICMG，管理CompactPCI標準）與PXI系統聯盟共同努力，確保PXI背板中集成了PCI Express技術之后，仍然維持與原有系統的后向兼容性。通過利用PCI Express技術，PXI Express將PXI中的可用帶寬從132MB/s提高到6GB/s，提高了45倍多。

　　PXI系統由三個基本部分組成——機箱、控制器、以及外圍I/O模塊。基于PXI的這種模塊化架構，可以實現系統部分組件的單獨升級，并且可以使測試系統能快速利用這些升級的組件所帶來的新技術。

　　PXI系統的一個關鍵優勢在于集成了定時和同步特性，這可以減少不同儀器之間實現觸發和同步功能的復雜性：PXI機箱背板上整合了一個10MHz的專用系統參考時鐘（圖1），通過等長的背板走線傳輸到各插槽，各插槽之間的時鐘偏差小于1ns；10MHz系統時鐘的精度是由機箱決定的，典型值小于百萬分之25（25ppm），并且通過在機箱的星形觸發插槽（槽位2）安裝一塊具有更穩定時鐘源的板卡（例如擁有板載OCXO的NI PXI-6653），可進一步提高系統參考時鐘的精度。這樣可以用這個具有更高穩定性的參考時鐘來取代背板的10MHz時鐘。不同模塊上速率更高的采樣時鐘可以鎖相至該穩定的10MHz參考時鐘，從而提高多個模塊化儀器之間的同步性能。也可以輸出這個10MHz時鐘，用以同步多個PXI機箱和其他模塊儀器時作為參考時鐘。除了參考時鐘，PXI背板上也提供由8條TTL傳輸線組成的觸發總線，從而允許系統中的任意模塊都可設置一個可以被其他任意模塊檢測到的觸發信號。以PXI為基礎，PXI Express提供了更多的定時和同步功能——100MHz的差分系統時鐘、差分信號傳輸以及差分星形觸發總線。采用差分時鐘和同步，PXI Express系統中儀器時鐘的抗噪聲性能進一步提高，并且可以以更高速率傳輸數據。

圖1： PXI及PXI Express機箱為模塊化系統集成提供了最佳的定時和同步性能

　　PXI規范的最新發展

　　PCI Express

　　正如在PXI技術概覽中所提到的，PCI Express相比PCI可增加超過45倍的總線吞吐量。由于此性能的增強，PXI Express可以用于很多新型應用領域，其中很多領域在以前只能由昂貴的專用硬件實現。特別地，在國防和航空航天自動化測試領域，PXI Express所擁有的更高的帶寬為許多應用提供了新的解決方案：

　　? 利用高帶寬的中頻儀器進行通信系統測試

　　? 高速數字協議接口（包括基于LVDS的專用協議、IEEE 1394、光纖信道等）

　　? 用于結構和聲學測試的高通道數數據采集

　　? 高速圖像采集

　　當PCI Express技術被集成到PXI中，基于PXI Express實現許多新應用的同時，許多現有的PXI應用并不會得益于PXI Express的性能提升。比方說，諸如數字萬用表（DMM）、開關模塊、工業I/O、低速總線接口、以及許多主流的發生器和分析儀等I/O應用并不需要背板新增的帶寬。因此，PXI Express規范的一個非常有價值的方面就是PCI以及PCI Express信號都可以被路由到新的插槽中去。其結果是，儀器廠商并不需要針對新的PXI Express背板而重新設計所有的現有板卡模塊；與此相反，儀器廠商會繼續生產符合PXI信號標準的產品，因為目前的PCI總線架構可以滿足這些模塊的數據帶寬需求并且所有的混合插槽都支持PCI總線信號。