测控总线技术的现状与特点

测控总线是指以组成测量和控制系统为主要目标而开发的总线。自数字计算机问世以来，各种总线标准不断推出，如PC、ISA、PCI总线。虽然在PC、ISA、PCI总线系统上加入各种I/O功能模块板，也可以组成测控系统，但这不是这些总线标准设计的主要目的。为测控系统设计的总线主要有STD、CPCI、GPIB、VME、 VXI和PXI等总线。现代测量及检测系统的发展趋势是标准总线计算机平台、功能强大的软件，以及应用总线技术的模块化仪器设备的有机结合。这种结合极大地增强了自动测试设备的功能与性能。在现代计算机测试系统中，总线技术越来越受到重视。因此，在测试系统研制中，选择好的测试系统平台总线，不仅有助于系统最终以较低成本满足更高的性能要求，而且可以使系统更加容易扩充、升级和保护用户的投资效益。

　　一、常用并行总线性能分析

　　目前常用的测试系统平台总线基本上还是并行总线，如PCI、GPIB、PXI和VXI等总线。随着串行总线数据传输率的提高，串行总线也开始作为测控总线出现，但目前还没有形成主流。并行传输优于串行传输的主要特征在于它为CPU与外部设备之间的信息传输提供了类似于访问存储器的工作方式，通过并行输入/输出端口与外部设备进行信息交换，具有较高的速率和简单的协议。其不足主要是线路条数多，不适于远距离传输。几种常用并行总线基本性能如表1所示：

二、测试仪器总线性能分析

（一）PCI/CompactPCI总线特性分析

　　PCI是一种高性能局部总线，它构成微处理器与外设之间的高速通道。PCI 支持多个外设，与CPU的时钟频率无关。PCI局部总线的特征体现在其高性能、可兼容性、处理器的独立性、成本有限性和将来支持性等方面。

　　不像其它局部总线，例如VL-VESA，主要是为加速图形，PCI局部总线是一个系统的解决办法，它使网络适配器、硬盘驱动器和高速外设的性能进一步提高。PCI总线工作于33MHz时钟频率时，其峰值速度为132MB/s，这比ISA(9MB/s)和EISA(33MB/s)的传输速率提高数倍。

　　PCI总线主控性允许多个智能外部设备中的任何一个控制此总线，以加速信息流量，使优先级高的任务先执行。PCI的并行处理能力使微处理器与外部设备同时运行，而不是等待它们。

因为PCI被设计成是对扩充总线的一种补充，所以与ISA、EISA和MCA总线兼容。虽然每个系统插槽个数有限，但PCI总线允许制造商们提供“分享插槽”，使之既能适应一个PCI，也能适应一个ISA、EISA或MCA卡连接器。另外，所有PCI兼容附加板可对任何服从PCI的系统进行操作，而与使用中的扩充总线或微处理器无关。

PCI总线的64位数据地址复用总线能使系统的带宽达到264MB/s，其具有的32位和64位外部通信对用户是透明的。这种透明性由一个连接器(接插件)提供，这个接插件有接收32位和64位长的能力，具有非常好的兼容性。PCI总线具有自动匹配能力，用户安装一个新的外设板/卡时，不必人工设置DIP开关或中断。PCI总线的独立处理器特性使其适用于PC平台的所有系列，包括台式、笔记本和服务器等。

　　CompactPCI总线是PCI总线在工控领域的扩展，它采用两种尺寸的欧式板结构，即单高、双高和传统的机箱式安装(前后水平插拔)方式。系统插槽上的模块为控制模块，负责系统的管理，包括其它模块的初始化、总线仲裁、时钟分配和复位功能。CompactPCI还规范了热切换，即带电插拔，便于适合工业和嵌入式应用场合。

　　（二）PXI总线特性分析

　　PXI定义为用于测试、测量与控制应用，是基于PC的一种小型模块化仪器平台。PXI是建立在CompactPCI规范的基础上。CompactPCI规范定义了封装坚固的PCI，提供出众的机械完整性并使硬件部件易于装卸。因为PXI平台基于PCI，所以它具有PCI的一些优点，如较低的成本、不断提高的性能，以及为最终用户提供主流软件等。

　　PXI产品可以提供自动测试领域内所需要的各种功能，包括信号发生器、切换开关、数字化仪器、电源和大量的连接装置等。

PXI总线是PCI/CompactPCI在仪器领域的扩展，它不仅保留了PCI总线较高的数据吞吐能力，而且采用了坚固的欧洲插卡组装技术。为了适应测试仪器的需要，还扩展了与VXI总线类似的仪器总线，如触发总线、本地总线、系统参考时钟以及只有D尺寸VXI才有的星型触发总线。

　　PXI模块仪器的优点主要包括：

　　1.PXI与CompactPCI保持100%兼容；

　　2.将台式PC技术引入到测试与测量设备；

3.比台式PC提供了更多的I/O扩展槽；

　　4.扩充了台式PC机中所没有的仪器特性；

5.更加紧凑，比台式PC更节省空间；

6.提供了更严格的标准，促进了多供应商之间的兼容，有利于系统集成；

7.定义了标准的软件框架