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前言
對于當今的電子工業而言，從組件到系統、設計到生產，量測工作皆是不可或缺的一環。工廠必須借助量測獲知產品效能，作為產品設計的參考依據；在生產過程中，往往需要量測設備把握廠房的命脈；而量測效率往往也與生產效率關系甚密，成為決定市場競爭力消長的關鍵因素。
 
        因為量測技術的重要所在，其成熟與發展過程中的每一步無不吸引著業界關注的目光。從上世紀70年代以來，量測技術經歷了從GPIB到PXI的變革，而近年來國內廠商在PXI技術上的迅速發展壯大，更是值得國內量測用戶欣喜的事情。

GPIB——VI量測的先行者
        早在70年代，為了讓計算機控制許多獨立的量測儀器，IEEE定義了一套高速數據傳輸的協議——488.1/488.2。對于基于計算機的數字化測量測試儀器，人們將其稱為虛擬儀器（VI）。GPIB技術就是IEEE488標準的虛擬儀器早期的發展階段，它的出現使電子測量從獨立的單臺手工操作向大規模自動測試系統發展。典型的GPIB系統由一臺PC機、一塊GPIB接口卡和若干臺BPIB形式的儀器通過GPIB電纜連接而成，使用共同的字串語法控制儀器 (488.2或SCPI)。在標準情況下，一塊GPIB接口可帶多達14臺儀器，電纜長度可達40米。GPIB技術可用計算機實現對儀器的操作和控制，替代傳統的人工操作方式，可以很方便地把多臺儀器組合起來，形成自動測量系統。

        GPIB測量系統的結構和命令簡單，有專為儀器控制所設計的接口信號和牢固的接插件，加之幾乎所有獨立儀器都有GPIB接口，因而體現出其簡單性和便利性的優勢所在。但是GPIB的缺點也是顯而易見的——無法提供多臺儀器同步和觸發的功能，在傳輸大量數據時帶寬不足。因此，GPIB主要應用于臺式儀器，適合于精確度要求高的，但不要求對計算機高速傳輸狀況時應用。因此，對于更高要求的量測應用，便需要技術方面的進一步革新，VXI總線技術就是在這樣的背景下出現的。

VXI——量測標準的開放品
        在GPIB之后出現的VXI總線技術是VME總線在儀器領域的擴展（VXI即VMEbus eXtensions for Instrumentation的縮寫）。1981年10月，Motorola 、Mostek和Signetics宣布它們共同支持基于VERSAbus和Eurocard模塊尺寸的系列板卡，這就是著名的VMEbus。1987年，VMEbus被IEEE正式接受為萬用背板總線（Versatile Backplane Bus）標準——VMEbus（ANSI/IEEE 1014-1987）。

        由于VME畢竟不是面向儀器的總線標準，來自Colorado Data System、 Hewlett Packard、 Racal Dana、 Tektronix和Wavetek等5家儀器公司的技術代表于1987年6月宣布成立了一個技術委員會。同年7月，該委員會（即后來的VXI總線聯合體）發布了VXIbus規范的第1個版本，幾經修改和完善，于1993年9月20日出版發行。VXI總線標準發展歷史如下表所示。

VXIbus標準發展史

        VXI總線具有穩定的電源，強有力的冷卻能力和嚴格的RFI/EMI屏蔽。它具有標準開放、結構緊湊、數據吞吐能力強（高達40MB/s的帶寬是GPIB的40倍）、定時和同步精確、模塊可重復利用，以及受到眾多儀器廠家支持的優點，很快就得到廣泛的應用。由于是前插拔、模塊化的儀器，VXI系統的組建和使用變得很方便，尤其是組建大、中規模的自動測量系統時；VXI也適合于對速度、精度要求高的場合，因此主要用于軍事、航空航天和ATE等領域的量測平臺。

        雖然時至今日VXI總線的儀器和系統已被普遍接受，但是因為組建VXI總線要求有機箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造價高昂；加之40MB/s的帶寬對于現今的高速量測裝置仍嫌不足，人們又對量測技術提出了更高的要求。在PCI總線成為主流的今天，PXI技術順應而生。

PXI——量測技術的生力軍
        PXI 是PCI eXtensions for Instrumentation 的縮寫。直觀地說，CompactPCI + Extensions for Instrumentation = PXI。對于PXI的發展，首先要提到制訂并推廣PXI規格的組織——PXISA (PXI System Alliance)。PXISA于1997年成立，同年推出了1.0版的PXI規格。隨著PXISA的接受度提高，以及PXI標準的不斷完善，PXI的規格和相關產品也逐漸走向了標準化的道路。1998年，PXI被定為工業標準，PXI開始快速而穩健地發展。2000年時，PXISA又推出了PXI 2.0版，并于2003年2月將規格更新至2.1版。

        為更適于工業應用，PXI總線方式為PCI總線內核技術增加了成熟的技術規范和要求，增加了多板同步觸發總線的技術規范，以便使用于相鄰模塊的高速通訊局總線。PXI還具有高度的可擴展性：PXI具有8個擴展槽，通過使用PCI-PCI橋接器，可擴展到256個擴展槽，而臺式PCI系統只有3~4個擴展槽，臺式PC的性能價格比和PCI總線面向儀器領域的擴展優勢結合起來，便形成了出色的虛擬儀器平臺。

        PXI 的規格區分為硬件與軟件兩個部分。其中硬件部分是基于CompactPCI的規格，也就是PICMG 2.0，建構于CompactPCI的機構規格與PCI的電氣規格之上，加上儀器上所需要的電氣信號延伸，即是所謂PXI的規格。所以，PXI的數據傳輸速率的峰值在33 MHz、32 bit的總線上，可達132MB/s；在66 MHz、64 bit的總線上更可高達528MB/s，遠遠高于GPIB與VXI接口的傳輸速率。PXI 背板上的每一個擴充槽，都有專用的10 MHz參考時脈，而時脈偏斜的精確度必須小于1ns。這樣高的精確度使其可作為各擴充槽的基礎時脈，來達到同步的效果。

        與其他的總線規格相比，PXI于軟件上對系統控制模塊與周邊模塊作了規范。例如：PXI周邊模塊的廠商，必須提供可使用于Microsoft Windows上的驅動程序，而PXI控制模塊則必須基于80x86架構，并可支持Microsoft Windows。隨著各式操作系統的接受度提高，未來將可能加入PXI軟件的規格制訂。除了對軟件架構上的規范外，PXI也制訂了硬件描述檔案的規格，系統操作人員可以利用這些檔案，透過軟件管理PXI系統上的模塊。

        PXI的儀器延伸信號，提供了各PXI模塊之間的一個硬件的管道，不需經過軟件的監督，PXI的模塊可實時地在此管道上利用硬件的信號互相溝通。如此可以減低CPU的負擔，并加速軟件程序的執行。并且基于x86架構與廣泛采用的Windows，可以有效降低PXI產品的學習曲線與購入成本。
        多重的PXI模塊選擇，搭配不同機箱，使得PXI可以符合各種應用需求，并且易于維護。如此豐富的產品使得PXI目前已在汽車測試、半導體測試、功能性測試、航空設備測試以及軍事等諸多領域得到了廣泛的應用。

        隨著PXISA的接受度提高，以及全球眾多廠商的加入，PXI已不會讓客戶有被單一廠商綁住規格的憂慮，且市場上有超過600種不同的PXI模塊問世。根據Frost and Sullivan的估計，在國際上，PXI市場于2003~2005年的成長率分別為37%、28%、23%，成長率遠超過PC或工業計算機量測應用的數字。而在國內，相關廠商也開始利用PXI這個契機迅速擴大市場占有率，其中較為突出的是凌華科技（ADlink）。 對于PXI的發展，凌華科技量測產品事業部總監高明和先生表示：“ 開放化和標準化將是今后量測科技發展的一個重點方向。現在幾乎所有的廠商都強調產品的開放和兼容性，為客戶節省在測試成本上的投資。客戶不須更換儀器，只要更換不同卡板或軟件，就能執行不同的測試項目；在產品規劃的同時，也為客戶預留可供升級使用的功能擴充。PXI沿用PC接口來操作儀器功能，具備兼容性高、方便更新功能等特色，未來以此衍生出的量測方案將越來越多。”

        可以看到，隨著量測技術的進步和更多廠商的參與，我們將迎來一個更加開放也更具效率的量測科技新時代。</font