VXI總線儀器系統(tǒng)
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VXI總線是VMEbusExtensionforInstrumentation的縮寫，即VME總線在測量儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展。這是一種新型測量儀器的標(biāo)準(zhǔn)總線，其總線標(biāo)準(zhǔn)是一種在世界范圍內(nèi)完全開放的、適用于各國不同的廠家、不同應(yīng)用領(lǐng)域的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于它是電子儀器發(fā)展史上一個重要的里程碑，因此被國內(nèi)外專家譽(yù)為“跨世紀(jì)的儀器總線”、“劃時代的技術(shù)成果”，并被認(rèn)為是電子儀器和自動測試領(lǐng)域的“第三次革命”。VXI總線系統(tǒng)自80年代末問世以來，對國際儀器儀表自動化測控技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了重大的影響，已成為國內(nèi)外關(guān)注的“熱點(diǎn)”。
VXI總線系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化、模塊化的顯著優(yōu)點(diǎn)，集測量、計算、通信功能于一體，是國際90年代一項(xiàng)高、新科技。它不僅繼承了GPIB智能儀器和VME總線的特點(diǎn)，還有高速、模塊化、易于使用等優(yōu)勢。其主要優(yōu)點(diǎn)如下：
(1)它是國際上最新推出的開放式儀器系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由主機(jī)箱、“0槽”控制器、具有各種功能的模塊化儀器和驅(qū)動軟件、軟面板(SFP)、軟件開發(fā)平臺以及系統(tǒng)應(yīng)用軟件等組成。
(2)它采用了當(dāng)代多項(xiàng)高、新技術(shù)，包括微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動測試技術(shù)、圖形處理技術(shù)(虛擬儀器，軟面板)、智能化儀器儀表等光、電、機(jī)技術(shù)。
(3)其核心思想是使VXI產(chǎn)品成為開放式結(jié)構(gòu)的總線系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，使用靈活。用戶購買VXI總線產(chǎn)品之后，在組建系統(tǒng)時能真正做到“即插即用”(PlugPlay)，立竿見影。人機(jī)界面良好，接近于“傻瓜”照相機(jī)的靈活程度。
(4)采用背板結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸速率快(40MB/s)，吞吐量大，系統(tǒng)組建靈活方便，易于同其他總線兼容。
(5)儀器系統(tǒng)由傳統(tǒng)的“多機(jī)箱堆放式”發(fā)展成“單機(jī)箱多模塊式”。它具有安裝密度高、體積小、重量輕、易于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。因其外形尺寸小，故可提高被測信號的保真度，能減小儀器與被測裝置的引線長度，降低系統(tǒng)噪聲和改善屏蔽效果。
(6)測試性能優(yōu)良，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，是對傳統(tǒng)測試系統(tǒng)更新?lián)Q代的理想產(chǎn)品。
(7)采用模塊化的嚴(yán)密設(shè)計與工藝保證，使之具有很高的可靠性，良好的電磁兼容性和很強(qiáng)的抗干擾能力，具有有效的自檢與自診斷能力和良好的可維修性，大大延長了使用壽命。其平均故障間隔時間(MTBF)一般能達(dá)到10萬小時，最高可達(dá)70萬小時(折合80年使用期!)
(8)資源利用率高，很容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，大大縮短研制周期。能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源共享，系統(tǒng)易于升級和擴(kuò)展，易于根據(jù)各種現(xiàn)場的需要方便地快速地更換模塊，重新組合系統(tǒng)。因此，即使若干年后老機(jī)型被淘汰，其主體部分(如計算機(jī)、VXI機(jī)箱、VXI模塊等)還可用于新機(jī)型，資源的重復(fù)使用率高達(dá)75%～85%，能將設(shè)備的成本及投資風(fēng)險降至最低。
(9)VXI總線系統(tǒng)有著豐富的軟件開發(fā)工具。測試人員只需調(diào)出代表儀器的圖標(biāo)，輸入相關(guān)的條件和參數(shù)，利用鼠標(biāo)器按測試流程將有關(guān)儀器連接起來，即可完成全部編程工作，自動生成測試程序，并以用戶指定方式顯示測量結(jié)果。
(10)便于用戶自行開發(fā)“虛擬儀器”。虛擬儀器(VI)是測量儀器、計算機(jī)與軟件這三者的有機(jī)結(jié)合。它將儀器硬件(例如A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，數(shù)字I/O)、計算機(jī)資源(如微處理器，存儲器，顯示器)、軟件(例如軟面板，圖形界面，數(shù)據(jù)處理，信息交換等)有效地結(jié)合起來，構(gòu)成軟硬結(jié)合、虛實(shí)共體的新一代電子儀器。
2 VXI總線系統(tǒng)的發(fā)展史
2.1 國際發(fā)展動態(tài)
1987年，由美國的惠普(HP)、泰克(TEK)、雷卡(Racal)等5家公司在國際上率先成立了VXI總線聯(lián)合體，開創(chuàng)了VXI的新紀(jì)元。1988年美國制定了VXI總線軍用標(biāo)準(zhǔn)，1992年又制定了IEEE—1155標(biāo)準(zhǔn)。1993年制定了VXI“即插即用”(又譯為“插入即用”)標(biāo)準(zhǔn)，并成立了VXI“即插即用”系統(tǒng)聯(lián)盟。1996年，VXI總線系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)全球標(biāo)準(zhǔn)化。與此同時，VXI市場已形成一定的規(guī)模。目前，全世界已有數(shù)百家工廠生產(chǎn)上千種產(chǎn)品。VXI模塊和系統(tǒng)的銷售額正以每年遞增30%～40%的高速度發(fā)展，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他儀器的增長率。預(yù)計到2000年，大約有50%的測試系統(tǒng)將使用VXI。VXI正在高新技術(shù)領(lǐng)域顯示出強(qiáng)大的生命力。例如，美國將在2002年建成距地球380公里高空、有兩個足球場大的永久性空間站，Maxsys公司最近已研制出基于VXI的能夠模擬空間站上敏感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的SES系統(tǒng)，它包括溫度及壓力傳感器、繼電器、開關(guān)、電壓源、電流源、程控負(fù)荷。目前，一方面正在制定與完善各種VXI總線技術(shù)規(guī)范，另一方面則加速VXI總線平臺的開發(fā)與推廣工作。VXI總線必將在21世紀(jì)發(fā)揮更大作用。
2.2 VXI總線系統(tǒng)在我國的發(fā)展應(yīng)用
近年來VXI總線系統(tǒng)在國際上獲得迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，立即引起國內(nèi)測量儀器和自動測試領(lǐng)域?qū)＜覀兊臉O大興趣與高度重視。1990年，我國與VXI總線聯(lián)合體建立了正式聯(lián)系，1993年航天部門首先開始引進(jìn)VXI產(chǎn)品。在94～95年期間我國多次舉辦過國際VXI產(chǎn)品展覽會，1995年中國計算機(jī)自動測量與控制技術(shù)協(xié)會和中國計量測試學(xué)會還先后組建“VXI技術(shù)委員會”和“VXI應(yīng)用技術(shù)服務(wù)中心”。此后，VXI總線系統(tǒng)開始全面進(jìn)入國內(nèi)各個領(lǐng)域。如果說“八五”初期國內(nèi)對該項(xiàng)新技術(shù)尚為“隔岸觀火”，“八五”后期開始“躍躍欲試”，那么“九五”規(guī)劃期間則是“競相快上，大展宏圖”的全面起動階段，這正是歷史的機(jī)遇。近幾年來，我國對VXI總線系統(tǒng)經(jīng)歷了從“技術(shù)跟蹤——產(chǎn)品引進(jìn)——開發(fā)研制——推廣應(yīng)用”四個階段，已在該技術(shù)領(lǐng)域獲得長足發(fā)展，并取得一批重要科研成果。由航天測控公司承擔(dān)的國家“八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目VXI總線C尺寸系列功能模塊(包括5位半DVM、A/D模塊、D/A模塊、I/O模塊、計數(shù)模塊等10余種)早已通過鑒定。由航天工業(yè)總公司三十五所研制成功的“智能化VXI總線目標(biāo)模擬器控制和驅(qū)動模塊”、由二院研制的“某型飛行器自動測控系統(tǒng)”、由中國科技大學(xué)等單位研制的“通訊產(chǎn)品自動測試系統(tǒng)”等等，標(biāo)志著我國電子儀器及自動測控技術(shù)已跨入國際先進(jìn)領(lǐng)域。我國航空航天系統(tǒng)已決定從戰(zhàn)斗機(jī)到干線飛機(jī)均采用VXI總線系統(tǒng)；長征三號、長征四號B、長征二號丁等大型運(yùn)載火箭的測控系統(tǒng)也以VXI總線作為今后更新?lián)Q代的首選目標(biāo)。
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