基于定時和同步時鐘卡的多機箱同步采集系統(tǒng)

　　在汽車電子、航空、航天以及工業(yè)監(jiān)測等領(lǐng)域中，整體測試系統(tǒng)通常所需要同時監(jiān)控的I/O非常龐大，如此龐大的測試點需要大量的數(shù)據(jù)采集卡進行同步。由于工業(yè)計算機插槽數(shù)量有限以及CompactPCI無法同步各個測試模塊，所以本系統(tǒng)選用 PXI Express平臺通過定時和同步時鐘卡利用觸發(fā)總線、星形觸發(fā)以及系統(tǒng)參考時鐘來實現(xiàn)高級的多設(shè)備同步。本文以帶有高精準(zhǔn)度恒溫晶振的PS PXIe-3102定時和同步模塊為例，詳細(xì)講述如何進行路由關(guān)系配置完成兩個PXIe-9108機箱的同步。

　　1 多機箱原理

　　多機箱同步與多板卡同步類似，同樣需要保證各個機箱間的板卡都在同一個時鐘沿開始啟動采集，即共享同一個時鐘源和同步觸發(fā)信號，同時為了消除對時鐘源分頻后的相位差，也要共享同步脈沖信號。因此，在實現(xiàn)多機箱同步時，需要考慮的主要問題就是如何在多機箱間共享這三個信號：時鐘源、同步觸發(fā)、同步脈沖。

　　對于兩機箱同步，選擇其中一個機箱作為主機箱，同時分別在主從機箱的星型觸發(fā)槽中插入一塊時鐘卡，該時鐘卡可以路由時鐘信號和觸發(fā)信號。在此以泛華PS PXIe-3102定時和同步模塊舉例說明。

　　1.1 機箱間共享時鐘源

　　PS PXIe-3102本身自帶一個溫度補償晶振，相比背板參考時鐘可以提供更高精度的時鐘卡(PS PXIe-3102時鐘卡引腳圖如圖2所示)。因此可以將PS PXIe-3102的10MHz時鐘路由到兩個機箱中，替代機箱背板的參考時鐘，然后各個槽位的板卡都選用背板參考時鐘作為采樣時基。具體配置過程如下：

　　(1)在主從機箱的星型觸發(fā)槽中各插入一塊PS PXIe-3102;

　　(2)將主機箱PS PXIe-3102的本地晶振(Oscillator)路由到背板10MHz輸入端(PXI_CLK10_In)上代替主機箱背板的10MHz參考時鐘源，軟件配置如圖4所示;

　　(3)將主機箱中的背板參考時鐘源(PXI_CLK10)路由到3102的輸出端(CLKOut)。背板參考時鐘源的路由軟件配置如圖5所示;

　　(4)如圖3所示，通過同軸線纜[1]連接主機箱中時鐘卡3102的時鐘輸出端CLKOut和從機箱中時鐘卡3102的時鐘輸入端;

　　(5)將從機箱中時鐘卡3102的時鐘輸入端(CLKIn)的信號路由至背板參考時鐘輸入(PXI_CLK10_In)來代替背板參考時鐘源。軟件配置如圖6所示。

　　1.2 機箱間共享同步脈沖

　　共享同步脈沖的目的是為了消除板卡采樣時鐘之間的相位差。同步脈沖在每張板卡啟動時都會產(chǎn)生，為保證產(chǎn)生的同步脈沖有效，在多機箱同步中也需要考慮同步脈沖在機箱間的路由關(guān)系。

　　將主機箱中的動態(tài)信號采集卡作為主卡，將其產(chǎn)生的同步脈沖信號路由到背板的PXITrig線上，實現(xiàn)同機箱中同步脈沖信號的共享。同時，需要將此脈沖信號通過本機箱星型觸發(fā)槽中PS PXIe-3102的MFIO端口輸出路由到從機箱中(MFIO是用于靜態(tài)數(shù)字輸入、靜態(tài)數(shù)字輸出、AI/AO/DI/DO 或計數(shù)器/定時器所需的時鐘輸入及時鐘輸出的多功能數(shù)字I/O)，具體配置過程如下：

　　(1)選擇主機箱中的任意一塊卡作為主卡，將其產(chǎn)生的同步脈沖信號路由到背板PXITrig0上(也可選擇PXITrig<0..7>中的其它觸發(fā)線)，軟件配置如圖7所示;