LXI總線技術(shù)特點及其在分布式測試與診斷系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

這樣，從時鐘就已知了T1、T2、T3和T4這四個變量，假設(shè)主、從時鐘之間的網(wǎng)絡(luò)延時是對等的，可以用下面的公式計算出從時鐘與主時鐘之間的偏差，從而每個從時鐘校準(zhǔn)自己的時間。

Delay=(delay1+delay2)/2
Delay=(T2-T1+T4-T3)/2
Offset=T1-T2＋delay

在上面的公式計算中，我們假設(shè)了網(wǎng)絡(luò)延時是對等的，但在實際的工程應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)延時不可能完全相同，所以就存在主時鐘和從時鐘之間的同步誤差，這個誤差小于100ns[3]。

圖5 1588時鐘同步的原理圖

測試系統(tǒng)利用1588時鐘同步時，觸發(fā)信號是告訴各個器件何時啟動輸出它的信號,因為每個器件根據(jù)指定的時間啟動，而不是根據(jù)何時接收到以太網(wǎng)發(fā)出的命令來啟動，所以以太網(wǎng)的開銷或延遲時間對被觸發(fā)器件沒有影響。所以1588網(wǎng)絡(luò)時鐘同步觸發(fā)方式特別適用于分布式遠(yuǎn)距離同步數(shù)據(jù)采集等測試任務(wù)，不用單獨連接觸發(fā)電纜，且不受距離的限制。

3.2.3 LXI 觸發(fā)總線
LXI 觸發(fā)總線配置在A 級模塊,它是8線的多點低壓差分系統(tǒng)(M2LVDS) 總線,可將LXI 模塊配置成為觸發(fā)信號源或接收器,觸發(fā)總線接口亦可設(shè)置成“線或”邏輯。每個LXI 模塊都裝有輸入輸出連接器,可供模塊作菊形鏈接。LXI 觸發(fā)總線與VXI 和PXI的背板總線十分相似,它們可配置成串行總線或星形總線如圖6所示。這種觸發(fā)同步方法充分利用了VXI 和PXI 觸發(fā)總線的優(yōu)點，同步精度很高，主要取決于觸發(fā)總線的長度，大約是5ns/米。適用于測試儀器相互靠得很近的應(yīng)用系統(tǒng)。

圖6 LXI觸發(fā)總線使用方法

綜上所述，網(wǎng)絡(luò)消息觸發(fā)、IEEE-1588時鐘同步觸發(fā)和觸發(fā)總線三種方式的同步精度依次遞增。1588網(wǎng)絡(luò)時鐘同步精度小于100ns，觸發(fā)總線的同步精度是5ns/米，而網(wǎng)絡(luò)消息觸發(fā)由于受到網(wǎng)絡(luò)傳輸延時的影響，同步誤差在毫秒級，所以在本系統(tǒng)中采用1588時鐘同步和觸發(fā)總線兩種方式相結(jié)合來實現(xiàn)同步測試。如果對于某個監(jiān)測點需要采集多個信號，而且具有同步要求，可以將LXI模塊采用觸發(fā)總線連接起來，控制計算機只要通過網(wǎng)絡(luò)啟動其中一臺儀器工作，其它儀器都可以實現(xiàn)同步工作；在不同監(jiān)測點之間可以通過IEEE-1588網(wǎng)絡(luò)時鐘同步協(xié)議來實現(xiàn)整個系統(tǒng)得同步。

3.3 減小網(wǎng)絡(luò)延時的方法
LXI儀器采用網(wǎng)線與測試計算機相連接，所以數(shù)據(jù)傳輸距離要比GPIB儀器和VXI儀器遠(yuǎn)的多，可以說不受距離的限制。但是，隨之而來的問題是測試延時的問題，通常從計算機發(fā)出一個測試命令，到LXI儀器返回數(shù)據(jù)大約需要70us的時間，最長可達(dá)1ms，主要取決于網(wǎng)絡(luò)握手的速度。對于實時性要求高的測試系統(tǒng)來說，可以通過下面這些手段來減小網(wǎng)絡(luò)傳輸延時對測試的影響。

1) 采用SCPI命令直接對LXI儀器進(jìn)行編程控制，可以提高速率，因為采用上層驅(qū)動程序時，需要將參數(shù)解析成SCPI命令。

2) 因為LAN Sockets的通訊機制決定了每次網(wǎng)絡(luò)通訊盡量采用大數(shù)據(jù)包，而盡量要較少傳遞數(shù)據(jù)包的次數(shù)，所以在與LXI儀器通訊時，可以將一連串命令放在一起，一次發(fā)送到儀器的內(nèi)存中，然后再用一個命令來驅(qū)動儀器執(zhí)行這個命令序列，這樣可以減少多次發(fā)送帶來的延時。

4、結(jié)束語
從自動測試系統(tǒng)的發(fā)展走向來看,滿足通用ATS 的商業(yè)化虛擬儀器模塊體系結(jié)構(gòu)正沿著GPIB、VXI、PXI和LXI 的方向不斷進(jìn)步。LXI 模塊化平臺標(biāo)準(zhǔn)將PXI和VXI 的體積小、LAN 的高吞吐率以及GPIB 的高性能集成在一起,同時又采用IEEE-1588網(wǎng)絡(luò)時鐘同步協(xié)議很好地解決了同步觸發(fā)得問題，繼承了VXI、PXI儀器背板觸發(fā)的優(yōu)點，從而可以很好地滿足測試系統(tǒng)構(gòu)建的要求，尤其在遠(yuǎn)程分布式測試與故障診斷應(yīng)用中將發(fā)揮非常顯著的作用。作為測試系統(tǒng)發(fā)展的未來，以太網(wǎng)將扮演重要的角色。在未來幾年中我們將看到更多的“混合系統(tǒng)”， 既包括基于GPIB儀器和機架的堆疊式系統(tǒng)，也有VXI, LXI, PXI的系統(tǒng)，或是他們的組合。LXI 技術(shù)將以更低的成本提供更好的性能、兼容性和易用性。

參考文獻(xiàn)
[1] 李行善. 基于局域網(wǎng)的自動測試設(shè)備組建技術(shù)[A].計算機測量與控制.2006.14（1）
[2] 新一代組合儀表的自動測試系統(tǒng)發(fā)展方向. 第十四屆全國測試與故障診斷技術(shù)研討會論文集
[3] 黃云水. IEEE1588 精密時鐘同步分析.《國外電子測量技術(shù)》2005 年第24 卷第9期