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PXI Bus und Backplane

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Das PXI-Bussystem ermöglicht es der gesamten PXI-Technologie, ein hohes Maß an Flexibilität bei der Steuerung der verschiedenen verfügbaren Instrumentierungskarten zu bieten. In Anbetracht dessen wird das PXI-Testinstrumentierungssystem in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von automatischen Testgeräten bis zur Datenerfassung.

Der Bus wird entlang der PXI-Rückwandplatine befördert. Dies verbindet nicht nur den PXI-Bus mit den einzelnen Karten, sondern versorgt die Karten auch mit anderen wichtigen Dingen wie der Stromversorgung.

PXI-Bus-Grundlagen

Obwohl das PXI-System auf dem PCI-Standard basiert, kann dieses System nicht direkt in diesem Format verwendet werden. Viele Testgeräte und Datenerfassungsanwendungen erfordern genaue Zeitsteuerungsfunktionen und Uhren, die mit den Standard-PC-Spezifikationen einschließlich PCI und CompactPCI (cPCI) sowie ISA nicht implementiert werden können. Der Grund dafür ist, dass es keine Referenzuhr gibt. Das PXI-Bussystem baut auf dem grundlegenden PCI-Standard auf und implementiert diese in Form einer dedizierten Systemuhr und von Triggern. Diese Funktionen umfassen Folgendes:

  • PXI-Bus-Referenzuhr
  • PXI Lokaler Bus
  • PXI-Triggerbus
  • PXI Stern Trigger Bus
  • Steckplatz für Steckplatz des lokalen Busses

Darüber hinaus definiert die Spezifikation einen Steckplatz für den PXI-Systemcontroller.

PXI-Bussystemsteckplatz

Die Position eines sogenannten PXI-Systemsteckplatzes wird definiert. Die Position befindet sich am linken Ende des PCI-Bussegments in einem grundlegenden PXI-System. Diese Anordnung ist eine Teilmenge der zahlreichen möglichen Konfigurationen, die von CompactPCI zugelassen werden, wo sie sich irgendwo auf der Rückwand befinden können. Das Definieren eines bestimmten Speicherorts für den Systemsteckplatz bietet eine Reihe von Vorteilen, darunter eine Vereinfachung der Integration und eine Erhöhung des Kompatibilitätsgrads zwischen PXI-Controllern und Gehäuse. Außerdem erfordert die PXI-Spezifikation, dass das Systemcontrollermodul bei Bedarf nach links in sogenannte Controller-Erweiterungssteckplätze erweitert werden kann. Indem diese Erweiterung nach links übertragen wird, wird verhindert, dass die Systemcontroller wertvolle Peripherie-Steckplätze belegen.

PXI-Bus-Referenzuhr

In vielen Anwendungen ist es erforderlich, Messungen oder andere Aktionen genau mit einer einzigen Uhr zu synchronisieren. Der PXI-Standard ermöglicht dies durch den Nachweis eines 10-MHz-TTL-Referenztakts.

Die Grundgenauigkeit des Referenzuhrs ist nicht in der Norm vorgeschrieben und hängt vom tatsächlichen Oszillator ab, der am Chassis angebracht ist. Typischerweise ist es besser als 25 ppm. Der Standard legt jedoch fest, dass die Spurlängen vom Oszillator gleich sein müssen, damit der Versatz zwischen den Kanten, die die verschiedenen Karten erreichen, weniger als 1 pS beträgt. Dies ist wichtig, um sicherzustellen, dass die Auslösung relativ zum Betrieb des Gesamtsystems konstant bleibt.

PXI Lokaler Bus

Eine dritte Form des PXI-Busses ist als lokaler Bus bekannt. Dies erhält seinen Namen, da es sich um einen Daisy-Chain-Bus handelt, der einen Steckplatz mit den benachbarten Steckplätzen verbindet. Der Bus ist 13 Zeilen breit und ermöglicht die Übertragung von digitalen und analogen Signalen (bis zu 42 Volt). Auf diese Weise können Signale aufgenommen werden, die möglicherweise innerhalb des Chassis übertragen werden müssen.

PXI-Bus wird ausgelöst

Es gibt drei Trigger, die im PXI-Standard definiert sind. Jeder Typ definiert eine andere Form der Triggerfähigkeit, sodass der Standard abhängig von den Anforderungen der Messung eine Vielzahl unterschiedlicher Triggerfunktionen anbieten kann.

  • PXI-Triggerbus: Es gibt viele Fälle, in denen ein Trigger erforderlich ist, und der Triggerbus kann für viele dieser Anwendungen verwendet werden. Der PXI-Standard definiert einen Bus, der aus acht separaten Triggerleitungen besteht. Sie ermöglichen die Weitergabe von Synchronisations- und Zeitsignalen von einem Modul zu einem anderen, wobei ein Modul als Master fungieren kann, der das Timing oder die Synchronisation an die anderen Module weiterleitet, die als Slaves fungieren können.

    Über die Triggerleitungen können Trigger-, Takt- oder Handshake-Signale übertragen werden. Es wird jedoch empfohlen, Taktsignale über 20 MHz aufgrund der möglicherweise auftretenden Signalverschlechterung nicht über diesen Bus zu übertragen. Trotzdem ist der Triggerbus für die meisten Anwendungen besonders nützlich.

  • Stern-Trigger-Bus: Der Stern-Trigger-Bus verfolgt einen anderen Ansatz als der normale Trigger-Bus. Es wird für Anwendungen verwendet, bei denen ein Hochgeschwindigkeitsauslöser mit geringer Verzögerung und geringem Versatz erforderlich ist. Um dies zu erreichen, wird eine unabhängige Leitung von dem sogenannten Stern-Trigger-Steckplatz (Steckplatz 2 im PXI-Chassis) zu jedem der anderen Steckplätze in einer Sternkonfiguration verlegt. Wiederum werden die Leitungslängen angepasst, um sicherzustellen, dass die Ausbreitungsverzögerungen auf 1 pS abgestimmt sind.

PXI-Bus-Netzteile

Die PXI-Rückwandplatine trägt die Stromversorgung für die verschiedenen Karten im Gehäuse. Die Netzteile müssen natürlich standardisiert sein, damit eine Vielzahl von Karten innerhalb ihrer zugewiesenen Steckplätze zufriedenstellend funktionieren kann.

Die meisten VXI-Chassis unterstützen eine Vielzahl unterschiedlicher Versorgungsspannungen, einschließlich + 5 V, + 3,3 V sowie + 12 V und -12 V. Die Bereitstellungsfunktionen variieren, aber die PXI-Standardversion 2.1 bietet die folgenden Funktionen:

Funktionen für die Netzteil-Rückwandplatine
Zahlen für Version 2.1 des PXI-Standards.
SystemsteckplatzPeripherieschlitzSystemsteckplatzPeripherieschlitzAllesAlles
Nennversorgungsspannung (V)+5+5+3.3+3.3+12-12
Maximaler empfohlener Strom (A)62620.50.25

Um innerhalb der maximalen Stromkapazität der Pins von 1 Ampere auf der Rückwandplatine zu bleiben, erfordern die Versorgungen mit hoher Stromkapazität mehrere Pins. Zum Beispiel benötigt der 5-V-Systemsteckplatz + 5-V-Versorgung sechs Pins.

Mit diesen festgelegten Spezifikationen kann die PXI-Technologie einen zuverlässigen Test- und Datenerfassungsansatz bereitstellen, der die Anforderungen einer Vielzahl von Anwendungen in der Elektronikindustrie erfüllt. Die PXI-Technologie wird häufig für allgemeine Testgeräteanwendungen sowie für Test, Automatisierung und Datenerfassung verwendet. Möglicherweise hat es für die Verwendung in Datenerfassungssystemen den größten Teil seiner Verwendung erhalten. Für diese Datenerfassungssysteme kann ein kompaktes flexibles System zu angemessenen Kosten erstellt werden. Dementsprechend ist PXI zu einem der führenden Standards für Test, Messung und Automatisierung geworden.


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