PXI平台简介与高速量测模块同步之探讨

图六 PXI Star Trigger架构

4. 触发总线（Trigger Bus）

触发总线共有8条线，在背板上从系统槽(Slot 1)连接到其余的外设槽，为所有插在PXI背板上的仪器模块提供了一个共享的沟通管道。这个8-bit宽度的总线可以让多个仪器模块之间传送时钟信号、触发信号以及特订的传送协议。

PXI仪器模块的同步应用介绍

谈完PXI的特殊专有信号后，我们可以了解PXI系统只是提供了一个方便简洁的环境供用户使用，如何去运用这些信号，则必须与仪器模块搭配，才能真正发挥PXI系统的优点。综观目前各家仪器模块厂商所能提供的PXI仪器模块，已经达到数百种可以选择，而不同种类的仪器也有不同的连接架构与方法。在此我们将以应用实例来说明如何利用PXI特有的信号，来达成同步的要求。

实例说明：

某种检测设备用来探测待测物体的结构，这种设备具有八个传感器，用来感应待测物体所传回的信息，并且以模拟信号送出其结果，其信号频率在7.5MHz左右。由于这八个信号互相有时间上的关系，因此当我们量测这八个传感器信号时必须要同一时间开始采集，并且采样时钟要同一相位，否则运算的结果会有误差。另外此检测设备在传感器开始传送信号时，同时会有数字触发信号输出，其数字与模拟信号关系如图七所示。

图七 检测设备的输出时序图

面对前述的量测需求，我们必须选择一个合适的量测模块，才能达到系统的要求。首先传感器所回传的信号频率为7.5MHz，因此根据奈氏采样定理，量测模块的采样频率必须在15MHz以上，且模块本身的输入频宽必须比7.5MHz高上许多，才不会造成输入信号的衰减。综观以上条件，我们选择凌华科技推出的PXI-9820作为量测模块。PXI-9820为一高速的数据采集模块，本身具有两个采样通道，其采样率高达65MS/s，前级模拟输入频宽高达30MHz。另外PXI-9820本身配有锁相环电路(PLL)，可以对外界的参考时钟进行相位锁定。PXI-9820也可通过PXI的Star Trigger，对其余13个外设槽传送高度精密的触发信号。因此PXI-9820十分适合用在这一个应用里。

有了适合的量测模块之后，我们要开始规划如何进行量测。首先，由于共有八个传感器需要进行量测，而一个PXI-9820只有两个采样通道，因此我们需要四片PXI-9820。其次量测规格要求各通道采样的相位要相同，因此每一张量测模块的时钟必须进行同步。由于每一片PXI-9820本身有板载采样时钟，因此其时钟无法保证都同相位。我们利用PXI背板所提供的10MHz参考时钟作为PXI-9820的外界参考时钟输入，利用PXI-9820本身的锁相回路电路进行时钟的相位锁定。图八是各片仪器模块的采样时钟不同步的情况。图九则为经过PLL锁相之后的时钟结果。

图八 不同步的采样时钟

图九 同步的采样时钟

最后，由于检测设备在开始传送传感器的模拟数据时，会一并送出数字触发信号，我们将此触发信号当作每一片PXI-9820的触发条件。不过如何让这一个触发信号能精确的同时到达每一张PXI-9820呢?我们将其中一张PXI-9820插入Star Trigger Controller槽位，利用这一槽特有的Star trigger，传送给其余的三张PXI-9820以达到最精确的触发时间。

结论

利用PXI仪器模块与PXI平台作为量测与测试平台，不仅可以充分利用PCI的高速传输特性，以及继承用户原本就已熟悉的软件平台，更可以利用PXI所提供的触发信号来完成更精密的同步功能。全球各地的PXI开发厂商更为用户提供了数百种的量测测试仪器模块，让用户可以以最方便、快速及经济的方式完成适合本身应用的PXI系统。本文清楚的说明了PXI信号，并且以一简单的例子说明如何以PXI信号进行仪器模块之间的同步。希望能给予准备开发PXI系统的用户一个初步的了解。