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LXI虎视眈眈下的仪器总线格局

话题调查中国仪表网2007年06月26日 09:29人气:687

开放式仪器总线已经普遍应用到测试仪器中,而总线格局正酝酿着翻天覆地的变化,这一切也许是源于LXI总线接口技术的快速普及。近日,备受关注的LXI产业联盟在北京召开了高峰论坛,共同探讨LXI总线的未来发展。与此同时,这也是邀请中国企业加入LXI联盟的一个重要信号,目前国内已经有包括北京航天测控等3家企业正式加入LXI联盟。
在LXI标准出现仅仅数年的时间里,已经引发了仪器总线行业的高度关注和参与。目前已经有53个公司加入成立不足3年的LXI联盟,总共推出超过300种支持LXI的仪器产品,这些产品仅2007上半年的累计销售额超过1亿美元。更为重要的是,除了LXI最重要的发起者安捷伦之外,多家业内知名企业已经明确表态,他们的绝大部分新产品将支持LXI,对于其他标准来说LXI确实来势汹汹。

我们不妨回顾一下LXI与其他总线技术的简单发展,也许更能清楚其对整个测量仪器接口总线市场的冲击。自1966-2006年的40年间,电子测量仪器业前后有4种开放式仪器总线或接口得到认同,它们是GPIB(IEEE488)、VXI(IEEE1515)、PXI和LXI,前两种是获得IEEE认证的国际级标准,后两种是业界的事实上标准。GPIB由惠普公司单独开发,当时集成电路只有小规模芯片,PC电脑还未问世,测量仪器大部分是台式和机架式产品,GPIB作为程控仪器总线实在是非常前卫的构思。即使GPIB总线推出至今40年,大部分台式仪器己经变成内嵌有微处理器智能仪器,GPIB仍然继续发挥它的作用。VXI和PCI分别是在1980年代和1990年代出现了PC电脑、虚拟仪器之后,将PC电脑的外设总线扩充成为模块仪器总线的成功产品,VXI总线构建在VME外设总线基础上,PXI构建在PCI外设总线基础上。VXI采用笼式机箱、3种模块尺寸、即插即用驱动器、快速时钟总线、虚拟仪器接口、虚拟面板、标准语句等都是不错的扩展。可惜VXI主要针对国防军事用户,成本较高,适合高档仪器而不易普及到更广泛的民用仪器。国家仪器公司吸收了GPIB和VXI的优点,采用传输速率更高的PCI总线、简化结构、降低成本、扩大应用。除RF频段以外,当前PXI模块仪器开始取代VXI而成为模块仪器的业界事实上标准。

很明显,已经存在了30多年的GPIB固然得到了全世界的认同,但已经无法适应新的测量仪器的数据传输需求,电缆价格高而且速度缓慢,于是进入新世纪,曾经作为GPIB和VXI主要供应商的安捷伦开始从VXI总线模件仪器市场淡出,并出售VXI仪器产品线,转而开发一种可替代GPIB程控仪器总线,但性价比更高,寿命超过25年的下一代军民两用开放式仪器总线。安捷伦放弃VXI、PXI的传统做法,不再选用PC外设总线扩充作为仪器总线,而选用性能不断提高,预期具有更长寿命的以太网络作为基础,扩展成为LXI仪器接口总线。

从LXI标准1.0可知,LXI完全保留以太网的高速串行传输特点,电缆、连接器、集线器、网关的规格不变。在此基础上增加仪器网页和虚拟面板,构成最简单的LXIC类模块仪器,亦即LXI兼容仪器。测量仪器系统往往需要时钟定时和同步,LXI标准在A类模块基础上引入IEEE1588网络定时同步协议,使入网模块仪器获得1us级的同步偏差,构成LXIB类模块仪器。在B类模块基础上增加硬件的定时同步总线,使入网模块达到10ns级的同步偏差,构成最高级的LXIA类模块仪器。目前,LXI接口采用多芯铜缆的最高串行传输速率是每秒1000Mb。从LXI标准的设计构思可见,LXI的3类模块从低到高将不同标准的仪器广泛地纳入LXI测量系统内。只要装有以太网接口,各种GPIB、VXI和PXI仪器都可通过软件升级成为LXIC类或B类仪器,对于小部分要求10ns级同步偏差的数字仪器,才需要使用硬件触发同步。与在PC外设总线基础上扩充的VXI和PXI总线不同,LXI接口避免使用增加时钟线、本地触发线达到时间同步的单一办法,分成A、B、C、三类不同级别的模块,显得更加合理。LXI充分利用以太网的高速串行传输资源,尽量使用软件扩展,少用硬件扩展的办法,使组网成本降低。

对于LXI来说,推广的最大优势在于GPIB在仪器行业的广泛应用所打下坚实的基础。几乎所有仪器上都曾经或正在采用GPIB接口,而LXI可以完全兼容GPIB,并且只需要把软件中的GPIB地址转换为通用的IP地址即可实现在LXI仪器上的无缝平移,从而实现LXI所提供的速度优势、时间触发和软硬件触发等多种优势。可以说,LXI已经成为GPIB最完美的替代者。

如果我们只是简单的把LXI看作是GPIB的替代者未免过于低估了LXI的实力。LXI接口总线在一定程度上博采了GPIB、VXI、PXI的长处,避开它们的短处,几乎是承先启后、兼容并蓄,仅从安捷伦为了LXI放弃VXI的举动足以证明其对LXI的期许,不仅如此,1年半的时间就推出了30多款LXI仪器产品足以证明其决心。更为重要的是,LXI是伴随着以太网的扩展而不断演进的,随着10Gbit/s以太网的发展,以太网架构可以向下兼容。这样LXI完全可以通过以太网实现全球接入、使用方便、经济实用的开放式仪器接口,无疑这是LXI最大的商机和意义。

当然,现在断言LXI将取代VXI、PXI还为时过早,毕竟LXI不是模块化结构,虽然不需要0槽和1槽控制器简化了架构,但无疑再在传输速度和安全方面都还不及两位前辈。不过LXI一个很重要的功能就是可以支持与VXI、PXI产品的和谐共同工作,这无疑加大了LXI普及的砝码,也许当VXI、PXI蓦然发现已经被LXI包围之时,才是LXI真正成功之日。
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