PXI技术发展：路线更清晰，应用更广泛
发布时间：2013-7-23 10:35
发布者：老郭
看到PXI，我总会联系到高速公路休息区的标志。没错，P是停车场，X像是刀叉，I像是扳手。
其实PXI的特点与高速公路的休息区还真有几分相似：给用户一个平台（P），用户自助选择所需要的设备（刀叉），而且可以根据自己的需求进行定制（扳手）。 PXI技术的演进 在今年的第十届PXI技术和应用论坛（PXI TAC 2013）上，美国国家仪器公司（NI）研发副总裁Robert Canik的主题演讲阐述了PXI技术的发展与展望。以软件为核心、融合标准商业技术延续摩尔定律是PXI技术发展的主线。 仪器以软件为核心、由软件定义的概念与近几年爆炸式普及的智能手机概念十分类似。自从苹果公司推出无物理按键、完全由软件实现操作界面的智能手机iPhone，移动电话便发生了革命性的改变。传统的功能手机迅速衰落了，iPhone和Android智能手机快速兴起了。在测试测量行业，虚拟仪器或模块化仪器的界面是由软件定义的，可以应付不断提高的系统复杂度，通过集成更多协议工具包便可定义各种测试系统，如手机测试、WLAN测试、频谱分析、无线电测试、功耗测试、RFID测试等。从这个意义上来看，虚拟仪器的确很像智能手机，通过安装各种应用程序便可实现更多新的功能。 在仪器行业，NI公司提出“软件就是测试测量”的新理念，其背后的硬件基础是市场可得的标准商业技术。这一理念标志着仪器技术已经进入了更加灵活、更加高效的时代。 在过去的几十年中，半导体技术按照我们熟知的摩尔定律快速发展。PXI技术所依赖的四种核心技术（多核处理器、PCI总线、数模/模数转换器和FPGA）的日新月异正是PXI技术提升速度远高于传统仪器的基础。 
多核处理器是PXI机箱的核心器件。英特尔处理器的处理能力以每年150%左右的速度增长，这意味着PXI测试系统的处理性能同样以类似的速度增长。而且现有用户无需更换整套设备，仅靠更换更新的控制器和软件升级就可以获得性能的提升。 PXI总线技术是PCI总线规范的延伸。现今的PCI Express（x8）可达到10倍于千兆以太网更宽的带宽和100倍更低的延迟。x16的Gen 2 PCI Express的理论单向传输速率可达到8GB/s，双向速率可达16GB/s。 
数模/模数转换技术是发展速度相对较慢的技术，也是传统仪器厂商赖以垄断市场的关键技术。不过， ADI公司和德州仪器等公司不断推出各类高性能转换器，为新兴的测试测量设备厂商提供了可用的选择。NI公司也与泰克公司合作，利用后者的专利模拟技术推出高性能设备，如前年推出的业内最高性能PXI数字化仪 （http://www.eechina.com/thread-66809-1-1.html）。另外，Canik先生表示，NI公司也自主开发一些模拟芯片来满足自身需求。通过这些手段，PXI模块化仪器在采样率和精度方面已经可以覆盖大部分传统仪器的性能区域。 FPGA可以说是新型仪器的福音。在过去的十几年中，FPGA的数字信号处理能力提升幅度超越了CPU的性能提升幅度。而且FPGA天生的并行处理方式与NI公司的LabVIEW软件可以完美匹配，使得PXI模块化系统具有独特的优势。NI公司去年发布的全球首台射频矢量信号收发仪（http://www.eechina.com/thread-95182-1-1.html）就是基于Xilinx公司的Vertex-5 FPGA，用户可以使用LabVIEW来定制开放的硬件来满足特定的需求。据NI人士透露，该公司正在开发基于最新FPGA技术的更高性能的产品，也许在不久的将来我们就可以看到突破性的产品面世。 PXI技术的应用 自1998年以来，PXI系统持续迅速普及，目前有超过60万个PXI模块被部署到10万多PXI系统当中。从生产测试到科研创新，PXI技术的应用日益广泛。 
与传统方案相比，基于PXI的自动化测试系统具有成本更低、体积更小、灵活度高、易于升级等诸多优势，更能满足OEM对成本限制、产品复杂度、上市时间和质量控制等方面的要求，这是生产测试领域的福音。例如，ADI公司采用PXI来进行MEMS设备测试，与先前的ATE系统相比，成本不到十分之一，尺寸仅为十五分之一，用电量仅为十六分之一。 在科研创新领域，PXI系统让科研人员能快速完成原型设计。硬件方面，用户可以选购所需要的PXI模块，也可以自行研发硬件。在软件方面，系统的软件层向用户开放，用户可以利用已有的IP并自定义其算法。在大型强子对撞机的托克马克装置定时控制、天文望远镜镜片控制、三网合一的关键技术研究与测试、风机硬件在环测试、癌症早期探测、鸟巢体育场结构健康监测等关键科研项目中，PXI技术都发挥了重要作用。 目前PXI技术应用的最大热点是射频与无线通信。近年无线通信市场呈现爆炸式增长，各种无线标准层出不穷，对无线通信设备的测试提出了挑战。基于PXI的无线通信测试方案具备前所未有的灵活性，可以在一台测试设备内容纳蜂窝、局域网、导航、接口等各种协议，支持LabVIEW、C、.NET和LabWindows等应用程序接口，其测试速度据称比台式仪器快四至五倍。 展望 自诞生之后的十几年来，PXI技术的特点和优势获得业界广泛认可，演进路线已十分清晰。在摩尔定律依然有效的未来数年内，PXI设备的性能注定将被大幅提升。更重要的是，PXI系统的高度灵活性使得它能够适应将来可能出现的新的热点应用，它将为更多的工程师和科学家研发创新的有效工具。 |
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