回顾与展望仪器仪器控制的功能总线技术的

软件上都能予以支持并且能更和快速的开发相关的应用。因此，论使用任何总线。拥有一个标准的软件平台就显得至关重要，能够协助简化总线变化带来的复杂性，并充分发挥不同总线的优势，让用户感觉就像在一个平台下进行开发那样的简单和快捷。

仪器总线技术的发展历来是工程师和科学家们为关心的局部。从上世纪60年代推出的于仪器控制的GPIB总线，测试丈量领域。现在被广泛使用的USBVXIPXI和推出的LXIPXIExpress不时涌现的新型总线技术在协助我工程师更快捷的完成丈量任务的

也引起了行业内专家们广泛争论，同时。究竟哪一种总线将会主宰未来的测试丈量领域呢？1未来的趋势 混合总线的测试系统 先让我回顾一下历史，无论是GPIB还是串口，都已经在测试行业应用超越了数十年，但至今仍有很多的工程师在继续使用或购买相应的仪器。再来看看几乎已经退出PC历史舞台的ISA 总线

甚至有不少厂商还在生产基于ISA 总线的数据采集卡和GPIB控制卡，现在一些工控机里我仍旧可以看到ISA 插槽的身影。满足一部分客户的需求。可以说，任何一种总线都有其在行业内*的优势

就是一个系统中集成多个自动化测试平台的不同部件，包括PXI,没有一种总线会到可以取代其它任何的总线。所谓混合总线的测试系统。PCI,GPIB,VXI,USB,LA N和LXI等不同的总线。从工程师的角度来看，

往往需要平衡多方面的因素。现在产品变的越来越复杂，当设计一个测试系统时。对混合信号测试的要求也就越来越高，这样就需要利用不同总线测试平台的优势，搭建一个混合的测试系统来满足测试的需求。例如您的系统可能需要像PXI和PCIExpress等模块化仪器总线所提供的高吞吐量和优良的集成性，同时也

完成一些特定的测试功能。此外，可能需要基于USB或者LA N包括LXI分立式仪器。使用混合的系统，工程师们可以很容易的现有的系统上进行升级或是添加新的部件，而无需重新设计整个系统

这样的混合系统对软件的架构提出了更高的要求，同时。希望无论是驱动服务层还是应用软件层都能对不同的总线平台进行无缝的支持，也就是说，一个统一的软件架构将成为整个混合测试系统的核心。如

未来测试系统的趋势也将是基于混合总线的测试系统。而同时，软件会在这样多厂商、多总线的混合系统中体现其核心的地位。2外部总线 GPIB,图1图1典型的混合总线测试系统的软硬件架构 因此我看到这些总线将会长期的共存。Serial,IEEE1394FireWir,USB,LA N以及LXI测试丈量行

外部总线主要提供激进分立式仪器与PC之间的互连性，业。因此我又通常将这一类总线称之为分立仪器总线。每一种总线针对不同的应用都有其*的优势，譬如说GPIB作为成熟的总线技术，拥有广泛的可供选择的仪器种

用户可以自由的选择适合自己应用的总线连接技术。GPIBSerial和Firewir都已经是广大工程师所熟知的总类；使用USB用户可以充分利用其即插即用的特性；而使用LA N/LXI可以满足用户分布式应用和远距离仪器通讯的需求。根据对测量功能、带宽、传输延迟、性能和易连接性等的不同需求。

就不一一赘述了这里要和大家一起讨论的几种较新的分立仪器总线技术。USBUniversSerialBuUSB因为其在PC机上的广泛使用、即插即用的易用性和USB2.0高达480Mbits/传输速率，线技术。也逐渐的成为

也使得工程师可以很方便的将基于USB丈量仪器连接到整个系统中。但是USB仪器控制方面亦有一些缺点。比如说USB排线仪器控制的主流总线技术。现在计算机上的USB口越来越多。

恶劣的环境下，没有工业规范的规格。可能造成数据的丢失；此外，USB对排线的距离也有一定的限制。LA N和LXILA N作为一种成熟的技术，数年前就已经被广泛的应用于各种测试系统，如远程的网络分析仪和数据

并特别适用于分布式的系统和远程监控，记录仪等。*激进仪器原来在这方面的空白。作为VXIbu规范的一部分，当时的VXI-11规范就定义了网络仪器通过TCP/IP进行控制器和设备之间通讯的一

重新定义了一系列基于LA N仪器类，系列规范。LXILA NeXtensforInstrument总线规范源于美国军方应用的需求。其中包括基于现成的IEEE1588技术的定时指标和可选的LXI触发总线。但归根结底，L

只是将多种现有的技术（如LA NIEEE1588等）重新整合成一种新的规范，XI仪器还是一种基于LA N分立式仪器。并没有太多技术上的革新。此外，LXI目前主要还是针对美国军方的一些测量

还没有在工业界得到普及，应用。市场上真正可供选择的LXI仪器也很有限。无论是LA N还是LXI因为都是基于以太网的通讯方式，以太网自身的一些缺陷还是会存在如需要人工配置IP地址，如何解决IP地址的抵触问题等；此外，数据传送的实时性、数据的完整性和平安性等都是需要进一步探讨的问题。这里我还要简单

保证了所有设备中的任何事件介绍一下被LXI所采用的新型时间同步协议：IEEE1588提供了规范的方法用于在网络上实现亚微秒级的设备同步。协议将从设备的时钟和主设备的时钟进行同步。

和时间标志都使用同一个时间基准。使用IEEE1588进行设备同步需要分两步：1根据佳主时钟算法确定哪个设备将提供主时钟；2丈量和修正由于时钟的偏移量（offset和网络延迟（networkdelai造成的时

IEEE1588时钟同步的精度还取决于许多的因素。如主从时钟的时钟频率、时钟的稳定性、网络的拓扑结构等。此外，间误差。现实的应用中。网络通讯中许多的变数都会或多或少的影响到同步的精度。当我打开现代PC机箱，会发现显卡往往是基于高带宽的PCIAGP或是的PCIExpressx16总线，很少能见

一台分立式仪器虽然在外部提供了USBEthernet/LA N以及RS-232等接口用于和PC通讯，基于USBEthernet等外部总线的显卡；同样。但仪器内部还是使用了PCI总线用于内部数据的传输。上面的两个例子都使用了

因为像PCI这样的内部总线，内部总线用于海量数据的传输。相比于外部总线，能够提供更高的总线带宽和更低的传输延迟（见图2接下来就让我来讨论一下一些常见的内部总线。图2相比

内部总线具有较高的总线带宽和较低的传输延迟 3内部总线 VXI,于外部总线。PCI/PXI,PCIExpress和PXIExpress内部总线，也称之为模块化仪器总线，提供了开放的多厂商联合的规范和灵活的

解决不同的应用需求。这样的仪器不只具有更好的集成性和可扩展性，软件来创建用户自定义的仪器。同时提供更佳的软件灵活性。如上图所示，内部总线具有的高带宽特性对于高速流盘和激励/响应测试的应用来

而低延迟则决定了少量数据传输时的测试时间，如对数据传输延迟要求较高的数字万用表+开关的扫描测试。罕见的内部总线包括VXI,说至关重要。PCI/PXI,PCIExpress和PXIExpress等。VXI和PCI/PXIVXIVMEb

胜利地减小了激进仪器系统的尺寸并提高了系统集成化的水平，ueXtensforInstrument早引入模块化仪器概念的总线。主要用于满足自动化测试应用的需要，并已胜利应用于军用航空的测试和制

由于VXI价格高贵且基于过时的VME总线，造业的测试等。然而。而现代计算机又不支持这种总线结构；随同着PXIPCIeXtensforInstrument总线的推出，VXI*逐渐的减小，而PXI增长

早已在数年前超过VXI成为模块化测试测量的主流技术。PXI因为基于幼稚的PCI总线技术，却势不可挡。和VXI相比，具有更快的总线传输速率（132MB/vs40MB/更小的体积以及更好的性能价格比。此外，PXI能够

得益于软件的灵活性和不断更新的模块化硬件，提供纳秒级的定时和同步功能以及坚固的工业特性。后。用户可以少的投资随时升级整个测试系统。如此优良的扩展性，灵活的软件架构使得基于PXI

即使132MB/PCI总线带宽也难以满足许多新兴应用的需求。因此PCI-SIGPCI总线规范的制订实体）模块化仪器平台的系统集成变得更加的普遍。PCIExpress现在基于PC测试应用对于总线带宽的要求越来越高。

PCIExpress坚持了与PCI总线的软件推出了新一代的高速内部总线：PCIExpress作为对PCI总线的一个革新。

并用高速串行总线代替了保守的并行总线。PCIExpress通过多通道差分信号来实现双向数字的传输，兼容性。每一个传输方向的一个通道就可提供250MB/带宽，组合多个通道（x16高可达4GB/传

PCIExpress因为采用了的软件架构*确保了和现有PCI软件兼容性输速率。与PCI总线上所有设备共享带宽的方式不同的每个PCIExpress设备都享有一个的带宽来保证数据通路的疏通无阻（见图3此外。

PCIExpress核心芯片（PCIExpressx4Switch利息将在2008年降到大约每片2.4美金，据机构预测。同时借鉴PCI总线在现今市场的巨大胜利，因此很多专家都预测PCIExpress将在未来成为高速

PCIExpress总线的推出使得许多高速的测试应用变为可能，总线的主流趋势。对于测试丈量领域而言。例如每秒高达几百帧的图像采集与存储、上GHz数字化仪和信号发生器，数字通讯协议的测试与验证等等，因此

为工程师们带来更高的性能和更快的速度。图3所有PCIExpress插槽具有的带宽来连接PC内存，有理由预见PCIExpress总线将在未来成为新一代的模块化仪器总线。无需像传统PCI那样共享带

使得PXI测试丈量领域被广泛的应用。如今将的PCIExpress技术融入到PXI规范中，宽 PXIExpress使用幼稚的PCI技术大幅推动了PXI总线的发展。使得新型的PXIExpress总线可以协助工程师满足更多的应用需

通过在背板使用PCIExpress技术，求。PXISA *组织已在2005年第三季度正式推出了PXIExpress软硬件规范。PXIExpress能够将带宽整整提高45倍，从原来PXI132MB/提高到现在6GB/同时保

使得PXIExpress能够进入到更多以往被仪器所统制的一些应用领域，持了和原来PXI模块在软硬件上的兼容性。如此性能的提升。如中频乃至射频的数字化仪、通讯协议的验证等。由于PCIExpress和PCI之间的软

PXIExpress同样可以沿用以往PXI提供的规范软件架构。为了提供硬件的兼容性，件兼容性。的CompactPCIExpress规范定义了混合的插槽用来同时支持基于PCI或PCIExpress架构的模块。通过融合的商业技

使用户能够术：PCIExpress将在不久的未来看到全新模块化仪器总线PXIExpress为用户带来的技术和高速性能。4软件是核心 使用统一的软件平台 混合系统作为测试丈量领域的发展趋势。

同时能使用现有的分立式仪器进行一些特殊的丈量。而软件对于这样多厂商，不只享受模块化仪器的高速和灵活性。多总线的混合系统显得尤为的重要。拥有一个统一的软件架构能够大大简化系统编程的复杂性，并

底层的硬件使用了包括PXIGPIBLXI等多种测试总线，防止不同仪器之间带来的兼容性问题。图1混合系统中。而在上层却是一个由丈量和控制服务层和应用开发层组成的统一的软件架构。丈量和控

用于连接软件和硬件并简化硬件配置局部的测试代码。为了将硬件无缝的集成到软件中去，制服务层包含灵活的设备驱动。工程师们希望能够有高性能、易于编程且继续可升级的API来帮助开发。VISA Virtua

并且独立于您所使用的仪器总线。无论是使用PXI,lInstrumentSoftwarArchitectur规范就是提供了这样一种通用的API负责和驱动软件进行通讯。VXI,GPIB,LA N还是LXI总线，VISA 都提供了规范的

同时从软件上保证了总线之间的互换性。此外，函数库和仪器进行通讯。网上超越4000种可供下载的仪器驱动可以协助您简化仪器功能的复杂性，快速的开发仪器驱动应用。作为仪器驱动的另一种标准，IVIInterchan

对于一些的仪器类，gVirtualInstrument规范定义了通用仪器的互换性。如示波器，信号源等，您可以随意的将现在使用的仪器换成一台其他生产厂家、甚至是其他总线的另一台同类的仪器，而不

总是希望使用符合行业规范的软件开发环境来进行整个系统软件的开发。LabVIEW作为一个专为测试丈量设计的编程语言，需要修改任何的软件测试代码。应用开发层。使用了工程师们熟悉的图形化的编

能够协助用户和快速的开发测试应用。随同着LabVIEW8推出，程方式。使用LabVIEW进行数据采集和仪器控制的功能被进一步的加强，的项目管理和分布式智能更是适合混合测试系统的软件开发。目前

除了LabVIEW用户也可以根据自己的喜好，LabVIEW已逐渐地成为测试丈量行业规范的软件开发平台。当然。选择其他编程语言，如LabWindows/CVIVBC++等进行开发。软件就是核心，LabVIEW加上标

协助工程师简化软件的复杂性，更好的发挥混合测试系统的强大功能。5总结 当今的测试丈量领域，无论是经久不衰的激进仪器总线准的丈量和控制服务（如VISA ,IVI等）就构成了这样一个统一的软件平台。

都会在未来共存，还是新型高速的模块化仪器总线技术。或许只是*大小和应用需求不同的分别。也将看到越来越多的基于多种总线的混合测试系统，工程师们终在乎的不再是使用何种总线，而是无