新一代仪器标准LXI及其应用介绍.pdf

新一代仪器标准LXI 及其应用介绍 王大海 袁 梅 （北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院 北京 100083） 摘 要 基于局域网的模块化平台标准 LXI（LAN eXtensions for Instrumentation）将为下一 代网络 ATE 的发展提供有利的工具。本文论述了 LXI 规范的诞生以及其技术优势与发展前景。阐 述了 LXI 联盟的组织结构和 LXI 协议中的几个关键技术难点。文章最后给出了基于合成仪器的测 试系统框架，并指出 LXI 将在下一代基于合成仪器的自动测试系统中发挥重要的作用。 关键词 LXI 自动测试系统 IEEE-1588 合成仪器 1972年，美国惠普公司提出HB-IB总线作为测量仪器和计算机通信的标准，后来HB-IB 总线演变为GPIB（General Purpose Interface Bus）总线。GPIB 仪器在测量频率范围、精 度及功能方面具有优势,但也有不足：需要专门的GPIP插卡，仪器间通信速度慢（最大传输 速率1Mb/s），有效传输距离短（小于20m），体积大重量重等。 1987年，诞生的VXI总线系统规范，即VME总线在仪器领域的扩展（VME bus extension for Instrumentation），1992年，该规范成为IEEE标准，即IEEE STD1155-1992。VXI总线 具有开放式的结构、强大的测试功能、高集成度、高可靠性和高数据吞吐量，并且其功能覆 盖面宽，产品种类多，应用领域广泛。缺点为：要求具有专门的 VXI 机箱，至少一个零槽控 制器和专门的通讯电缆，这使得VXI在体积、重量等方面存在不足。 1998年成立了PXI系统联盟，推广PXI总线在仪器领域的应用，其代表为 NI公司。PXI 总线规范是在PCI的基础上发展起来的，具有PCI的性能和特点。其优点是：具有32/64位 数据传输能力及高达 132Mbytes/s 和 264Mbytes/s 的数据传输速度。缺点为：PXI 总线仪器 的功能覆盖面有限，其仪器种类少，很多大厂商对PXI持保留态度，造成当前市场上PXI产 品主要是NI公司产品。 2005年9月，安捷仑技术公司和VXI技术公司联合推出了新一代的仪器标准LXI（LAN eXtension for Instrumentation）。LXI 综合利用了背板式总线和以太网的优点为用户提供 了一个经过完善定义的平台，用于开发高性能的仪器或其他应用系统[1]。提供类似背板总线 （如VXI 总线）的灵活性及高性能。它的诞生将推动自动测试系统（ATE）从集中式背板总线 向网络分布式系统方向发展。 1 新一代仪器标准 LXI 的优点 LXI规范定义的仪器与传统的测试仪器相比具有明显的优势： （1）采用标准PC I/O接口，不需要专门的机箱和插槽，这样不但可以减小体积、减轻重量， 而且可以降低成本，降低系统集成的复杂性。 （2）采用网络界面，无需虚拟面板，高速以太网可以提高数据吞吐量，增加传输距离（一 个HUB可以增加100米），并且可以及时继承众多电脑厂商不断研发下技术的升级支持。 （3）仪器模块化，硬件配置更加灵活扩展更加方便，为构成合成仪器平台提供有力支持。 （4）解决了背板式总线技术寿命周期短的问题，保证长久的延续性，这一点在军方自动测 试系统应用方面具有重要的意义。 （5）具有很好的电磁兼容能力，既适合于开发紧凑型、上架的仪器，也可以适用于远程控 制操作，这是卡式仪器不可比拟的。 通过制定电子测量仪器和计算机的标准接口（仪器背板总线、通讯协议和软件体系结构） 可以实现自动化测试系统 （ATE/ATS）。从发展趋势看，以太网将成为下一代测试系统，尤其 是分布式系统的有力工具，研究基于局域网的ATE 组建技术，将成为今后研究 ATE/ATS 技术 的重要方面。 2 LXI 联盟组织结构与 LXI 协议 LXI 协议的改进和维护主要是由 LXI 联盟负责的。LXI 联盟是 2004 年 9 月由美国安捷仑 和 VXI 科技联合发起成立的一个非盈利性组织。他的成员根据权利大小分为四个不同层次关 系：战略关系、伙伴关系、咨询服务和信息服务。为了促进 LXI 标准的发展，LXI 联盟形成 了如图 1 所示组织结构[2]。LXI 联盟的这种组