VXI总线自动测试系统的集成

周翔宁

摘 要：介绍了VXI总线的特点及其系统构成，分析了系统集成时应注意的要素，指出零槽控制器和系统开发软件平台所处的地位

关键字：VXI总线；测试系统

VXI总线技术是80年代末期国际上出现的测控领域的新技术。与其它总线相比，它具有高可靠性、数据吞吐量大、数传方式灵活、独特的仪器总线和标准化程度高等特点。VXI总线技术首先在航空、航天和军事等领域应用，并已向通信、能源和医疗等领域普及。目前，国际上许多厂家已生产了上千种VXI产品，工程技术人员可选择这些产品集成VXI总线自动测试系统。本文总结我们的经验，对系统集成过程中常出现的共性问题进行讨论。

1.VXI总线系统的构成

VXI总线系统的基本构成可分为计算机及软件、机箱和模块仪器三部分。

（1）计算机及软件：

组建VXI总线系统，从系统规模方面看，分为多机箱和单机箱两种。在多机箱中，其间的连接方式又分为网络式和总线扩展式。总线扩展式方式包括MXI总线、GPIB总线和串行总线（RS_232，RS_422）；从计算机所处位置看，分为外置式和嵌入式。若对系统体积无要求采用外置式，否则，则采用嵌入式。

（2）机箱：VXI总线主机箱必须符合四种尺寸类别之一：

a）提供J1背板、并只准A尺寸模块的主机箱称“A尺寸”主机箱，它与VME总线机箱规定相符。

b）最大允许插入B尺寸模块的主机箱称“B尺寸”主机箱，它与VME总线机箱规定相符。

c）最大允许插入C尺寸模块的主机箱称“C尺寸”主机箱。J1背板是必需的，J2背板是任选的。

d）最大允许插入D尺寸模块的主机箱称“D尺寸”主机箱。J1背板是必需的，J2和J3背板是任选的。

（3）模块仪器：VXI模块产品很多，主要分为以下3个方面：

a）测试仪器：包括数字万用表、数字示波器、逻辑分析仪（数字I/O）、频谱分析仪、频率计数器、功率计、变频器、衰减器、多路A/D变换器和多路调理器等；

b）激励源：包括任意波形发生器、脉冲发生器、噪声发生器、频率合成器和多路D/A变换器等；

c）开关/多路复用器：包括射频多路复用器、微波开关、继电器多路复用器、矩阵开关、光测试开关和通用开关等。

2. 测试系统的硬件

VXI总线自动测试系统硬件是组建VXI总线自动测试系统的关键。合理的硬件配置能获得最佳的性能价格比，并使系统具有良好的兼容性，易于编程和升级，为系统集成带来很大方便。根据测试系统的控制方式，常用的VXI总线自动测试系统的硬件方案可分为以下三种：

（1）GPIB总线控制方式的硬件方案

该系统的硬件主要包括插入通用计算机的GPIB接口板，位于VXI主机箱零槽的GPIB-VXI模块，GPIB电缆以及仪器模块。其中零槽的GPIB-VXI模块起GPIB和VXI总线翻译器的作用。该方案的优点是可以利用熟悉的GPIB技术，象控制一台GPIB仪器那样控制VXI仪器。

这种方案的缺点是，VXI总线具有强大的数据吞吐能力，它的C尺寸机箱背板的总线数据传输速率可达40Mbyte/s。而GPIB总线的标准数据传输速率为1Mbyte/s，远远低于VXI总线。因此，形成整个测试系统的数据交换的瓶颈效应，严重地制约了VXI性能的发挥。

（2）MXI总线控制方式的硬件方案

该系统的硬件主要包括插人通用计算机的接口板，位于VXI主机箱的VXI-MXI模块，MXI电缆以及仪器模块。

（3）嵌入式计算机控制方式的硬件方案

这种方案是将一台计算机嵌人VXI主机箱零槽中，应用时只需接上显示器、键盘和鼠标等外设即可实现VXI控制。显然这种方案具有体积小，电磁兼容性好等特点。更重要的是计算机直接与背板总线连接能使数据传输速率最快。这种方案的缺点是受到计算机性能的限制、升级不灵活和高价格等。

GPIB控制方式的硬件方案适用于对总线控制实时性要求不高，并需要在系统中集成较多GPIB仪器的场合；由于嵌人式控制方式的硬件方案在系统的紧凑性、数据传输速率和电磁兼容方面具有优势，因而在性能要求较高和投资较大的场合倍受青睐；MXI控制方式的硬件方案具有较高的性能价格比，便于系统扩展和升级，适合于在各种实验室中组建系统。

3.系统集成

VXI系统集成时，须考虑以下步骤：确定系统目标；选择软件和VXIplug&play架构；选择零槽控制器；VXI仪器模块；选择主机箱；方案优化和系统集成。其重点是零槽控制器和软件的选择。现讨论如下：

（1）选择零槽控制器

在VXI系统中可以同时集成GPIB接口仪器和数据采集板，也可以仅包含VXI仪器模块。根据不同用途应当选择适合的零槽控制器方案，以实现最佳的性能价格比。零槽控制器方案分为嵌入式和外挂式两种。

（2）选择软件

软件是VXI总线系统的灵魂， VXI系统最大的优越性是为实现虚拟仪器技术提供了理想的平台。因此，选择一个最佳的虚拟仪器图形化软件开发平台，对充分发挥实际VXI系统的性能优势，提高系统的扩展性和操作性都具有重要的意义。

下面就应用较广的2种开发平台—Lab-VIEW和LabWindows/CVI进行描述和比较。Lab-VIEW是一种新型图形化编程平台，它的程序由前面板、编程平台和图标/连接器3部分组成。它具有鲜明的模块化特性，程序有明显的层次结构。在建立了各个模块的子程序之后，可根据测量的需求很方便地组合成一个系统。

而LabWindows/CVI则是一种交互式C语言环境。它提供一个内容丰富的内建函数库，每个函数的调用由函数面板来完成，在这个面板上可以交互式地配置函数中的各个参数，还可以运行该函数检测其功能。

系统集成的第1步是对VXI总线的管理和对各个模块功能的开发。这时LabWindows/CVI由于能够灵活地切入低层而较适用。当已经形成了完备的子程序之后，下面的工作只是根据测控对象的要求调用各子程序进行组合，完成系统。这时只需在LabVIEW的编程平台上描述方案的流程即可。在4.0版本的这种软件中LabVIEW可以调用LabWindows/CVI的程序，为这2种语言的VXI系统集成中配合使用提供了可能。

4.结论

用VXI仪器集成的通用自动测试系统采用模块化的软、硬件设计，具有系统技术先进、通用性强、故障检测率高的特点，可以满足不同电子产品测试、诊断和维修的需要.

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