PXI Express：支持高性能混合信号测试平台

1 ns。此外，一个PXI高速数字化仪在100 MS/s采样率时能提供14-位的精度。对于该测试系统，您仅需要一个数字化仪，以及一个低插入损耗的RF开关。最后，您可以使用一个PXI可编程电源供应，以提供从0V到6V的、120µV间隔变化的电压。图3表示了一个多通道DAC的参考架构。

　　图3.4-通道DAC表征的参考架构

　　利用PXI模块化仪器系统，您可以将一个混合信号测试平台集成至单个测试系统中。图4表示了测试一个4-通道DAC所需的系统。

　　图4。混合信号PXI仪器系统

　　利用仪器系统的模块化实现方式，您可以通过重新配置该系统或对其扩展以满足未来的测试需求。此外，通过与NI LabVIEW编程环境的连接，您可以实现如THD、SFDR和SINAD等量的测量。在该系统中，您可以通过观察其在电源、电流等各种因素下的性能，得到被测设备的全面表征。

　　Applications高数据吞吐量：数据流导入磁盘应用

　　PXI Expres

s仪器系统的最大技术优势在于PCIe总线的高数据吞吐量。这一优势不仅缩短了常见自动化测试应用的测试时间，也使得使用现有商用硬件无法实现的新型应用得以实现。范例之一便是数据流导入磁盘，如信号情报和数字视频测试等。

　　传统的台式仪器，如任意波形发生器、逻辑分析仪和示波器等，使用板上有限的存储器作为存储波形数据的临时缓存。板上存储器昂贵而且可用空间有限。然后，这些仪器系统可以通过GPIB、LAN或USB接口将波形输入至PC或自PC输出波形。糟糕的是，这样的数据吞吐量仅仅是数兆字节每秒。对于数据流导入磁盘或数据流导入内存等应用，需要高得多的吞吐量。PXI Express凭借其高吞吐量和低总线时延，提供了一个引人瞩目的解决方案。

　　幸运的是，您可以使用NI LabVIEW的多线程编程模型，方便地优化数据流导入磁盘应用。由于LabVIEW动态地分配编程任务至多个线程，您可以通过将仪器I/O和文件I/O分解成两个独立的while循环，实现更高的吞吐量。推荐使用的编程方式为生产者-消费者循环结构，如图5所示。

　　图5。带有队列结构的生产者-消费者循环结构

　　在上例中，上面的循环（生产者）从一个高速数字化仪中采集数据，并将其传递至一个队列结构（一个LabVIEW FIFO队列）。您可以使用该队列结构，以实现LabVIEW中的多个while循环间的数据传递。下面的循环（消费者）自队列结构中读取数据并将其写入到磁盘。该生产者-消费者循环结构为数据流导入磁盘应用提供了最佳的性能，因为在消费者循环将数据写入到磁盘的同时，生产者循环可以继续采集数据。

　　标定数据流导入磁盘应用

　　得益于PXI Express仪器系统吞吐量的提高，您可以在数据流导入磁盘应用中实现更高的采样率和更多的通道数。为了标定数据流导入磁盘应用的准确吞吐量，使用如下等式：

　　吞吐量=采样率x字节/样本x通道数

　　例如，考虑一个数据流导入磁盘应用场景：NI PXIe-5122高速数字化仪的两个通道以100 MS/s的最大采样率进行采样。注意，NI PXIe-5122是一个14-位的数字化仪。因而，每个采样值需要2字节存储空间或磁盘空间。NI PXIe-5122的最大吞吐量如下所示：

　　吞吐量=100 MS/s x 2字节/采样 x 2通道=400 MB/s

　　为了精确表征一个真实系统的性能，使用一个PXI Express双核嵌入式控制器，以及一个速率为650 MB/s的PXI Express x4 RAID-0硬盘驱动器。对于该测试，所用的采集大小为40 GB。在如下所示的测试结果中，使用了多个具有256 MB板载存储的NI PXIe-5122数字化仪。表一根据所需通道的数目，描述了数据流导入磁盘应用的最大采样率。

　　表1.NI PXIe-5122高速数字化仪的数据流导入磁盘的标定速率

　　作为数据流导入磁盘应用的另一种方案，您也可以将来自一个高速数字化仪的数据以数据流的形式导入您的PXI控制器的板载内存中。这一方法不要求一个RAID硬盘驱动器配置，而且吞吐量也不受硬盘驱动器的磁盘写入速度限制。实际上，吞吐量受到PCIe总线带宽的限制，而采集数据大小则受限于可用PC存储器的空间大小。在一个典型的数据流导入磁盘应用中，PC存储器只是作为数据的临时缓存。由于一个典型的嵌入式控制器能够支持40 MB/s的磁盘写入速度，所以您可以将数据存储在存储器中直至您将其写入磁盘。

　　在下列数据流导入存储器场景的标定中，使用了一个具有2 GB板载存储空间的PXI Express双核控制器。对于每通道100M采样点数的采集大小，该测试需要高达1.2 GB的PC存储器以支持六个通道。这里，再次使用了多个具有256 MB板载存储空间的NI PXIe-5122数字化仪，以获取最佳结果。其结果如表2所示。

　　表2。NI PXIe-5122高速数字化仪的最大数据流导入存储器速率

数据流导入磁盘和数据流导入内存应