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陕西正鸿航科电子有限公司
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阅读：777发布时间：2017-3-9
CPCI/PXI/PXIe总线测控系统简介
一、什么是PXI？
PXI是一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台，具备机械、电气与软件等多方面的专业 特性。PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）充分利用了当前zui普及的台式计算机高速标准结构——PCI。PXI规范是CompactPCI规范的扩展。CompactPCI定义了封装坚固的工业版PCI总线架构，在硬件模块易于装卸的前提下提供的机械整合性。
因此，PXI产品具有级别更高、定义更严谨的环境一致性指标，符合工业环境下振动、撞击、温度与湿度的极限条件。PXI在CompactPCI的机械规范上强制增加了环境性能测试与主动冷却装置，以简化系统集成并确保不同厂商产品之间的互用性。此外，PXI还在高速PCI总线的基础上补充了测量与自动化系统的定时与触发特性。
总的来说，PXI是一种坚固的模块化仪器平台，它提出了基于计算机的高性能标准化测量与自动化方案。以合理的价位提供比原有系统架构出色得多的性能。PXI用户自然地享有很多便利，如廉价、易用、灵活的PC技术；开放的工业标准以及与CompactPCI产品的*互用性。
价格比较
PXI系统的设计降低了构建和维护的成本。得益于系统的模块化，其平均维修耗时比其它平台都短。系统坚固的设计也旨在延长控制器与模块的工作寿命。 虽然有些工业计算机价钱比PXI低，但此二者并不属于同等级的产品。PXI的可靠性更高、更坚固、使用的总体成本更低。
三、总结
PXI的设计吸取了PCI规范的优点，又足够坚固，*符合工业应用的要求。PXI系统具有很多固化的规范特性，帮助缩短开发时间，也使测试测量工程师的工作更加轻松。其zui的特性包括系统的模块化、容易集成、容易装卸和连接，以及众多提高设备同步与触发度的电气特性。
PXI的主要优点包括：
具备软件标准，缩短了系统开发时间
系统工作寿命内的平均维护成本低廉
符合工业环境应用的坚固设计
方便系统升级的模块化设计
更多的高性能I/O槽位
10MHz的系统时钟
总线式触发线
槽间局部总线
星形触发
一 CPCI的特点 CPCI技术是在PCI技术基础之上经过改造而成，具体有三个方面：
特点一 一是继续采用PCI局部总线技术；
特点二
二是抛弃IPC传统机械结构，改用经过20年实践检验了的高可靠欧洲卡结构，改善了散热条件、提高了抗振动冲击能力、符合电磁兼容性要求；
特点三
三是抛弃PCI的金手指式互连方式，改用2mm密度的针孔连接器，具有气密性、防腐性，进一步提高了可靠性，并增加了负载能力。
二 CPCI的应用
CPCI所具有高开放性、高可靠性、可热插拔（Hot Swap），使该技术除了可以广泛应用在通讯、网络、整和（Computer ephony），也适合控制（Real Time Machine Control）、产业自动化、实时数据采集（Real-Time Data Acquisition）、军事系统等需要高速运算、智能交通、航空航天、医疗器械、水利等模块化及高可靠度、可*使用的应用领域。由于CPCI拥有较高的带宽，它也适用于一些高速数据通信的应用，包括服务器、**机等。
三 Compact PCI与传统工业PC的区别
?耐用性
从传统工业PC系统上更换一块常常是相当耗时的；用户需松开并移去机箱盖。由于板卡与外围设备之间可能会有一些内部连接电缆。而换卡时必须将这些连线断开，因此这一过程是很容易出错的。所以在耐用方面，传统工业PC系统无法做到象Compact PCI系统这样简洁而。另一方面，Compact PCI设计可以从前面板拔插板卡。更换Compact PCI板卡非常简单，无需拆下机箱盖。此外，由于I/O接线都是通过后面板，前面的Compact PCI板卡上没有任何连线，因此更换板卡非常快捷简便。维修时间将会从小时级（传统工业PC）缩减为分钟级，从而缩短了MTTR（平均维修时间）。
PCI Express总线技术简介
1.1 PCI Express总线的起源和现状
2001年春季的IDF上In正式公布PCI Express，是取代PCI总线的第三代I\O技术，也称为3GIO。该总线的规范由In支持的AWG（Arapahoe Working Group）负责制定。2002 年4月17日，AWG正式宣布3GIO 1.0规范草稿制定完毕，并移交PCI-SIG进行审核。开始的时候大家都以为它会被命名为Serial PCI（受到串行ATA的影响），但zui后却被正式命名为PCI Express。2006年正式推出Spec2.0（2.0规范）。
PCI Express总线技术的演进过程，实际上是计算系统I\O接口速率演进的过程。PCI总线是一种33MHz@32bit或者66MHz@64bit的并行总线，总线带宽为133MB/s到zui大533MB/s，连接在PCI总线上的所设备共享133MB/s～533MB/s带宽。这种总线用来应付声卡、10/100M网卡以及USB 1.1等网络接口基本不成问题。随着计算机和通信技术的进一步发展，新一代的I\O接口大量涌现，比如千兆（GE）、万兆（10GE）的以太网技术、4G/8G的FC技术，使得PCI总线的带宽已经无力应付计算系统内部大量高带宽并行读写的要求，PCI总线也成为系统性能提升的瓶颈，于是就出现了PCI Express总线。PCI Express总线技术在当今新一代的存储系统已经普遍的应用。PCI Express总线能够提供*的带宽，来满足系统的需求。如下表所示：
表1 PCI Express对比
目前，PCI-E 3.0规范也已经确定，其编码数据速率，比同等情况下的PCI-E 2.0规范提高了一倍，X32端口的双向速率高达320Gbps。
1.2 PCI Express总线的技术优势
PCI总线的zui大优点是总线结构简单、成本低、设计简单，但是缺点也比较明显：
1) 并行总线无法连接太多设备，总线扩展性比较差，线间干扰将导致系统无法正常工作；
2) 当连接多个设备时，总线有效带宽将大幅降低，传输速率变慢；
3) 为了降低成本和尽可能减少相互间的干扰，需要减少总线带宽，或者地址总线和数据总线采用复用方式设计，这样降低了带宽利用率。 PCI Express总线是为将来的计算机和通讯平台定义的一种高性能，通用I\O互连总线。
与PCI总线相比，PCI Express总线主要有下面的技术优势：
1) 是串行总线，进行点对点传输，每个传输通道独享带宽。
2) PCI Express总线支持双向传输模式和数据分通道传输模式。其中数据分通道传输模式即PCI Express总线的x1、x2、x4、x8、x12、x16和x32多通道连接，x1单向传输带宽即可达到250MB/s，双向传输带宽更能够达到500MB/s，这个已经不是普通PCI总线所能够相比的了。具体配置可以参照表1。
3) PCI Express总线充分利用*的点到点互连、基于**的技术、基于包的协议来实现新的总线性能和特征。电源管理、服务质量（QoS）、热插拔支持、数据完整性、错误处理机制等也是PCI Express总线所支持的特征。
4) 与PCI总线良好的继承性，可以保持软件的继承和可靠性。PCI Express总线关键的PCI特征，比如应用模型、存储结构、软件接口等与传统PCI总线保持一致，但是并行的PCI总线被一种具有高度扩展性的、*串行的总线所替代。
5) PCI Express总线充分利用*的点到点互连，降低了系统硬件平台设计的复杂性和难度，从而大大降低了系统的开发**设计成本，*地提高系统的性价比和健壮性。从下面表格可以看出，系统总线带宽提高同时，减少了硬件PIN的数量，硬件的成本直接下降。
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