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

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

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

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

圖5 1588時(shí)鐘同步的原理圖

測(cè)試系統(tǒng)利用1588時(shí)鐘同步時(shí)，觸發(fā)信號(hào)是告訴各個(gè)器件何時(shí)啟動(dòng)輸出它的信號(hào),因?yàn)槊總€(gè)器件根據(jù)指定的時(shí)間啟動(dòng)，而不是根據(jù)何時(shí)接收到以太網(wǎng)發(fā)出的命令來(lái)啟動(dòng)，所以以太網(wǎng)的開(kāi)銷或延遲時(shí)間對(duì)被觸發(fā)器件沒(méi)有影響。所以1588網(wǎng)絡(luò)時(shí)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(cè)試任務(wù)，不用單獨(dú)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(jí)模塊,它是8線的多點(diǎn)低壓差分系統(tǒng)(M2LVDS) 總線,可將LXI 模塊配置成為觸發(fā)信號(hào)源或接收器,觸發(fā)總線接口亦可設(shè)置成“線或”邏輯。每個(gè)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(diǎn)，同步精度很高，主要取決于觸發(fā)總線的長(zhǎng)度，大約是5ns/米。適用于測(cè)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(shí)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(shí)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(shí)的影響，同步誤差在毫秒級(jí)，所以在本系統(tǒng)中采用1588時(shí)鐘同步和觸發(fā)總線兩種方式相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)同步測(cè)試。如果對(duì)于某個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)需要采集多個(gè)信號(hào)，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(lái)，控制計(jì)算機(jī)只要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)其中一臺(tái)儀器工作，其它儀器都可以實(shí)現(xiàn)同步工作；在不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間可以通過(guò)IEEE-1588網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)得同步。

3.3 減小網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的方法
LXI儀器采用網(wǎng)線與測(cè)試計(jì)算機(jī)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(shuō)不受距離的限制。但是，隨之而來(lái)的問(wèn)題是測(cè)試延時(shí)的問(wèn)題，通常從計(jì)算機(jī)發(fā)出一個(gè)測(cè)試命令，到LXI儀器返回?cái)?shù)據(jù)大約需要70us的時(shí)間，最長(zhǎng)可達(dá)1ms，主要取決于網(wǎng)絡(luò)握手的速度。對(duì)于實(shí)時(shí)性要求高的測(cè)試系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)下面這些手段來(lái)減小網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)對(duì)測(cè)試的影響。

1) 采用SCPI命令直接對(duì)LXI儀器進(jìn)行編程控制，可以提高速率，因?yàn)椴捎蒙蠈域?qū)動(dòng)程序時(shí)，需要將參數(shù)解析成SCPI命令。

2) 因?yàn)長(zhǎng)AN Sockets的通訊機(jī)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(shí)，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(gè)命令來(lái)驅(qū)動(dòng)儀器執(zhí)行這個(gè)命令序列，這樣可以減少多次發(fā)送帶來(lái)的延時(shí)。

4、結(jié)束語(yǔ)
從自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展走向來(lái)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(tái)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(shí)又采用IEEE-1588網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步協(xié)議很好地解決了同步觸發(fā)得問(wèn)題，繼承了VXI、PXI儀器背板觸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)，從而可以很好地滿足測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建的要求，尤其在遠(yuǎn)程分布式測(cè)試與故障診斷應(yīng)用中將發(fā)揮非常顯著的作用。作為測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展的未來(lái)，以太網(wǎng)將扮演重要的角色。在未來(lái)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(jī)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(dòng)測(cè)試設(shè)備組建技術(shù)[A].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制.2006.14（1）
[2] 新一代組合儀表的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展方向. 第十四屆全國(guó)測(cè)試與故障診斷技術(shù)研討會(huì)論文集
[3] 黃云水. IEEE1588 精密時(shí)鐘同步分析.《國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)》2005 年第24 卷第9期