下一代PXI总线使测量仪器带宽惊人增长45倍

PXI系统联盟公布了一项基于PXI(面向仪器系统的PCI扩展)的硬件标准。在这个快速增长的市场上,制造商期望到明年此时能够付运基于PXI Express标准的更加精确、更高带宽的测试和测量模块。

据市场研究公司Frost & Sullivan统计,去年基于PXI的硬件市场收入增长了40%。通过利用PC技术和标准,并大量使用工业标准的元器件,PXI制造商已经可以提供灵活的多功能仪表方案,这些方案通常由LabView图形化编程工具进行控制,其价格比专用仪器便宜得多。

PXI Express基于目前在桌面PC机使用的PCI Express协议。从2004年初到今年上半年,PCI工业计算机制造商协会(PICMG)一直在调整PCI Express协议以适应工业应用。PICMG控制着工业和电信应用中使用的CompactPCI标准。

PXI系统联盟的成员参与了创建CompactPCI Express规范的努力,并花了6个月的时间开发仪表和测试所必需的额外功能,PXI联盟技术委员会主席兼NI公司工程师Mark Wetzel表示。该联盟的成员还开发了一种可支持PXI或PXI Express模块的混合式连接器。

NI公司研发部高级副总裁Tim Dehne表示:“PXI Express标准将支持高性能仪表、RF测试、机器视觉、监视系统以及我们还没想到的市场不断增长。”

带宽和速度大幅提升

从宿主控制器到PXI Express背板的带宽可达到6GB,比总带宽最高为132MB的PXI标准提高大约45倍。另外,PXI Express协议采用100MHz差分信号而不是PXI标准的10MHz单端信号。

图1:PXI市场持续增长。

这将提高机箱中板与板之间的信号传递速度,使得基于PXI Express的仪器触发水平达到皮秒级,而且可以极大地改善同步功能,Wetzel表示。

基于PXI的板卡用在坚固的机箱中,通常包含一个作为控制器的PC模块。主机和板卡之间的带宽更高就允许在宿主控制器板上而不是单独的仪表卡上放置更多的存储器,从而可节省系统存储器成本。一些更高性能的仪表需要在每个板卡上配置价值500到2,000美元的存储器,NI公司的Dehne表示,但对于一些板卡来说,或许可以少放一些存储器而更多地依靠宿主存储器。

Wetzel介绍说,对于许多带有FPGA的PXI仪器,可以通过去掉锁相环(PLL)元件来削减成本。100MHz的差分信号快得足以直接同FPGA进行通讯,而10MHz的 PXI信号要求使用PLL连接到FPGA,因为FPGA通常不能在如此低的频率下工作。由于PXI Express可以减小存储器占位面积并能去掉PLL,因此PXI Express仪器能够以较低的材料成本获得更高的性能,Wetzel指出。

目前NI公司主导着PXI市场,今年收入预计约为6亿美元,而其它公司也在增加在该领域的收入。PXI系统联盟主席兼Geotest-Marvin测试系统公司总裁Loofie Gutterman表示,Aeroflex公司为波音公司创建的ASIC测试系统在一个机箱中包含14个测试模块。

每个PXI板卡带有256MB的板上存储器,对于全部14个测试卡,从存储器加载数据大约需要45秒。在每次测试运行中需要多次加载数据,从而使每次测试时间增加5分钟左右。PXI Express提供的更高带宽能将总加载时间降低到几秒钟,Gutterman说。

而且,PXI Express标准可以更好地保证机箱中的每一块板卡都享有最小带宽保障。Gutterman指出,对于8个卡的情况,每个卡可以获得250MB的带宽,而对于单一卡,最大带宽可达到2GB。

例如,采用PXI标准,一个视频卡很容易占用全部132MB的可用带宽,使机箱中的其它板卡无法使用,NI公司产品营销经理Darcy Dement解释道,而在PXI Express系统中,这种情况就不太可能发生。

Frost & Sullivan公司的分析师Karthik.R表示,对于PXI Express标准,他唯一不满意的是其发展进程过于迟缓,现在距离英特尔公司首次发布PCI Express标准已有几年时间了。Karthik.R说,“随着PXI Express标准获得批准,我强烈感到PXI Express将推动PXI市场进一步增长。”

据他透露,除NI公司之外,Aeroflex、Geotest、Racal和其它几家中型公司也正在进军PXI领域。

市场影响

“更高的带宽将影响到好几个市场,并给PXI制造商带来更强大的能力,例如可支持通道数量更多的采集板。”他说。

对信号带宽更高的无线系统进行测量时,PXI Express标准尤其有用,Aeroflex公司产品营销主管Bill Burrows指出。现在人们正在考虑将WiMAX(IEEE 802.16e)标准用于第四代蜂窝网络,无线系统公司需要可为多目的地通道加注标记的测量系统,以大幅度减少测量时间。

“市场上可能还需要大约两年时间才能出现大量基于PXI Express的测量系统。但它至少能将PXI的寿命延长到下一个十年。”Burrows说。

PXI Express标准能将6GB带宽划分为8个高分辨率的通道,从而对机器视觉、医疗成像和监视系统产生重要影响。赛灵思公司连接方案部营销经理Abhijit Athavale指出:“目前的监视系统图像太粗糙。使用PXI Express标准很容易使分辨率翻倍,这可以帮助我们捕获目标。”

作者:来大伟