看到PXI，我總會聯(lián)系到高速公路休息區(qū)的標(biāo)志。沒錯，P是停車場，X像是刀叉，I像是扳手。
其實PXI的特點與高速公路的休息區(qū)還真有幾分相似：給用戶一個平臺（P），用戶自助選擇所需要的設(shè)備（刀叉），而且可以根據(jù)自己的需求進行定制（扳手）。 PXI技術(shù)的演進 在今年的第十屆PXI技術(shù)和應(yīng)用論壇（PXI TAC 2013）上，美國國家儀器公司（NI）研發(fā)副總裁Robert Canik的主題演講闡述了PXI技術(shù)的發(fā)展與展望。以軟件為核心、融合標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)技術(shù)延續(xù)摩爾定律是PXI技術(shù)發(fā)展的主線。 儀器以軟件為核心、由軟件定義的概念與近幾年爆炸式普及的智能手機概念十分類似。自從蘋果公司推出無物理按鍵、完全由軟件實現(xiàn)操作界面的智能手機iPhone，移動電話便發(fā)生了革命性的改變。傳統(tǒng)的功能手機迅速衰落了，iPhone和Android智能手機快速興起了。在測試測量行業(yè)，虛擬儀器或模塊化儀器的界面是由軟件定義的，可以應(yīng)付不斷提高的系統(tǒng)復(fù)雜度，通過集成更多協(xié)議工具包便可定義各種測試系統(tǒng)，如手機測試、WLAN測試、頻譜分析、無線電測試、功耗測試、RFID測試等。從這個意義上來看，虛擬儀器的確很像智能手機，通過安裝各種應(yīng)用程序便可實現(xiàn)更多新的功能。 在儀器行業(yè)，NI公司提出“軟件就是測試測量”的新理念，其背后的硬件基礎(chǔ)是市場可得的標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)技術(shù)。這一理念標(biāo)志著儀器技術(shù)已經(jīng)進入了更加靈活、更加高效的時代。 在過去的幾十年中，半導(dǎo)體技術(shù)按照我們熟知的摩爾定律快速發(fā)展。PXI技術(shù)所依賴的四種核心技術(shù)（多核處理器、PCI總線、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器和FPGA）的日新月異正是PXI技術(shù)提升速度遠高于傳統(tǒng)儀器的基礎(chǔ)。
多核處理器是PXI機箱的核心器件。英特爾處理器的處理能力以每年150%左右的速度增長，這意味著PXI測試系統(tǒng)的處理性能同樣以類似的速度增長。而且現(xiàn)有用戶無需更換整套設(shè)備，僅靠更換更新的控制器和軟件升級就可以獲得性能的提升。 PXI總線技術(shù)是PCI總線規(guī)范的延伸。現(xiàn)今的PCI Express（x8）可達到10倍于千兆以太網(wǎng)更寬的帶寬和100倍更低的延遲。x16的Gen 2 PCI Express的理論單向傳輸速率可達到8GB/s，雙向速率可達16GB/s。
數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)是發(fā)展速度相對較慢的技術(shù)，也是傳統(tǒng)儀器廠商賴以壟斷市場的關(guān)鍵技術(shù)。不過， ADI公司和德州儀器等公司不斷推出各類高性能轉(zhuǎn)換器，為新興的測試測量設(shè)備廠商提供了可用的選擇。NI公司也與泰克公司合作，利用后者的專利模擬技術(shù)推出高性能設(shè)備，如前年推出的業(yè)內(nèi)最高性能PXI數(shù)字化儀 （http://m.4huy16.com/thread-66809-1-1.html）。另外，Canik先生表示，NI公司也自主開發(fā)一些模擬芯片來滿足自身需求。通過這些手段，PXI模塊化儀器在采樣率和精度方面已經(jīng)可以覆蓋大部分傳統(tǒng)儀器的性能區(qū)域。 FPGA可以說是新型儀器的福音。在過去的十幾年中，F(xiàn)PGA的數(shù)字信號處理能力提升幅度超越了CPU的性能提升幅度。而且FPGA天生的并行處理方式與NI公司的LabVIEW軟件可以完美匹配，使得PXI模塊化系統(tǒng)具有獨特的優(yōu)勢。NI公司去年發(fā)布的全球首臺射頻矢量信號收發(fā)儀（http://m.4huy16.com/thread-95182-1-1.html）就是基于Xilinx公司的Vertex-5 FPGA，用戶可以使用LabVIEW來定制開放的硬件來滿足特定的需求。據(jù)NI人士透露，該公司正在開發(fā)基于最新FPGA技術(shù)的更高性能的產(chǎn)品，也許在不久的將來我們就可以看到突破性的產(chǎn)品面世。 PXI技術(shù)的應(yīng)用 自1998年以來，PXI系統(tǒng)持續(xù)迅速普及，目前有超過60萬個PXI模塊被部署到10萬多PXI系統(tǒng)當(dāng)中。從生產(chǎn)測試到科研創(chuàng)新，PXI技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛。
與傳統(tǒng)方案相比，基于PXI的自動化測試系統(tǒng)具有成本更低、體積更小、靈活度高、易于升級等諸多優(yōu)勢，更能滿足OEM對成本限制、產(chǎn)品復(fù)雜度、上市時間和質(zhì)量控制等方面的要求，這是生產(chǎn)測試領(lǐng)域的福音。例如，ADI公司采用PXI來進行MEMS設(shè)備測試，與先前的ATE系統(tǒng)相比，成本不到十分之一，尺寸僅為十五分之一，用電量僅為十六分之一。 在科研創(chuàng)新領(lǐng)域，PXI系統(tǒng)讓科研人員能快速完成原型設(shè)計。硬件方面，用戶可以選購所需要的PXI模塊，也可以自行研發(fā)硬件。在軟件方面，系統(tǒng)的軟件層向用戶開放，用戶可以利用已有的IP并自定義其算法。在大型強子對撞機的托克馬克裝置定時控制、天文望遠鏡鏡片控制、三網(wǎng)合一的關(guān)鍵技術(shù)研究與測試、風(fēng)機硬件在環(huán)測試、癌癥早期探測、鳥巢體育場結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等關(guān)鍵科研項目中，PXI技術(shù)都發(fā)揮了重要作用。 目前PXI技術(shù)應(yīng)用的最大熱點是射頻與無線通信。近年無線通信市場呈現(xiàn)爆炸式增長，各種無線標(biāo)準(zhǔn)層出不窮，對無線通信設(shè)備的測試提出了挑戰(zhàn)。基于PXI的無線通信測試方案具備前所未有的靈活性，可以在一臺測試設(shè)備內(nèi)容納蜂窩、局域網(wǎng)、導(dǎo)航、接口等各種協(xié)議，支持LabVIEW、C、.NET和LabWindows等應(yīng)用程序接口，其測試速度據(jù)稱比臺式儀器快四至五倍。 展望 自誕生之后的十幾年來，PXI技術(shù)的特點和優(yōu)勢獲得業(yè)界廣泛認可，演進路線已十分清晰。在摩爾定律依然有效的未來數(shù)年內(nèi)，PXI設(shè)備的性能注定將被大幅提升。更重要的是，PXI系統(tǒng)的高度靈活性使得它能夠適應(yīng)將來可能出現(xiàn)的新的熱點應(yīng)用，它將為更多的工程師和科學(xué)家研發(fā)創(chuàng)新的有效工具。 |
