PXI/PCIe/VPX机箱 ARM|x86 + FPGA测试测量板卡解决方案

PXI便携式测控系统是一种基于PXI总线的便携式测试测控系统，它填补了现有台式及机架式仪器在外场测控和便携测控应用上的空白，在军工国防、航空航天、兵器电子、船舶舰载等各个领域的外场测控场合和科学试验研究场合都有广泛的应用。由于PXI便携式测控系统的特殊性，不同的测控项目，要求各异，测控领域国内外著名厂商很难专门投入研发去设计满足这类小批量多样化的定制需求。

本文从介绍NI和PXI总线入手，逐步展开，深入浅出分析了PXI便携式测控系统的需求背景，同时对其需求特殊性和定制化特点做了详细的说明。本文还全面系统地介绍了PXI便携式测控系统的方案特点和技术路线，它们是如何被越来越多的用户认可和使用的，作为台式及机架式仪器平台的强有力补充，它们又是如何配合测控领域国内外著名厂商在各种便携式测控场合发挥着越来越重要的作用。

本文提纲如下：

1. 测控系统无处不在

2. NI在测控行业具有领导地位

3. PXI总线的由来

4. 从PXI总线到PXIe总线

5. PXI和PXIe总线持续推动测控系统升级

6. 测控系统对便携式的需求

7. PXI便携式测控系统应运而生

8. 面向PXI便携式测控系统的深度定制服务

一、测控系统无处不在

测控系统，是一类兼具测量和控制功能的系统，在各个行业里都有广泛的应用。在不同的测控环境下，针对不同的测控对象，测控系统会有不同的测控任务，系统中内置不同的功能模块，涵盖从数字信号到模拟信号、从低频信号到高频信号、从低吞吐量数据到高吞吐量数据等，测控系统内的软件和功能模块互相配合，执行用户预先开发好的各项测控程序。

二、NI在测控行业具有领导地位

创立于1976年的National Instruments（美国国家仪器有限公司，简称NI）是测控行业行业的领导者，其总部设于美国德克萨斯州首府奥斯汀，是一家测量行业的上市公司，在世界各地设有50多个分公司和办事处。40多年来，NI发布的软件开发平台和一系列硬件测控功能模块帮助测试、控制、设计领域的工程师与科学家解决了从设计、原型到发布过程中所遇到的种种挑战。NI为遍布全球各地的30000家不同的用户提供多种应用选择，构建了许多满足不同功能需求的测控系统。需要特别指出的是，NI的PXI产品系列在成千上万的测控系统中扮演了举足轻重的地位，是NI最活跃的明星产品系列。

三、PXI总线的由来

NI在1997年开发并发布了PXI规范，并在1998年正式推出，它是为了满足日益增加的对复杂仪器系统的测控需求而推出的一种开放式工业标准。NI是PXI系统联盟（PXI Systems Alliance，简称PXISA）的发起者和领导者。如今，PXI标准由PXISA管理，该联盟由全球70多家公司组成，共同推广PXI标准，确保PXI的互换性，并维护PXI规范。

PXI是以PCI（Peripheral Component Interconnect）及CPCI为基础再加上一些PXI特有的信号组合而成的一个架构。PXI继承了PCI的电气信号，使得PXI拥有如PCI总线的极高传输数据的能力，因此能够有高达132MB/s到528MB/s的传输性能，在软件上是完全兼容的。另一方面，PXI采用和CPCI一样的机械外型结构，能同样享有高密度、坚固外壳及高性能连接器的特性。

四、从PXI总线到PXIe总线

2005年底，商业PC机行业的总线技术从PCI演进到PCI Express（简称PCIe），提高了总线的可用带宽。与此同时，PXI也引入了PXI Express（简称PXIe）技术，显著提高了总线带宽。PXI将PCIe集成到PXI标准中，可以满足更多的应用需求。PCIe技术可以集成到背板中，同时维持与现有系统的后向兼容性。除了x1、x4和x8 PCIe链路外，PXIe系统控制器插槽还支持高达x16的PCIe链路，可以为PXIe背板提供最高24GB/s甚至更高的带宽。利用PCIe技术，PXIe将PXI中的可用带宽提高了45倍多，即从132MB/s提高到24GB/s甚至更高。研制推出的业界首款支持双固态硬盘（1个NMVe接口SSD用于系统盘及1个SATA接口SSD用于数据盘）的四核八线程高性能控制器PXIe-9170，就支持PCIe Gen3.0链路，提供高达16GB/s的链路带宽，可以满足高带宽、大数据量吞吐的测试要求。

五、PXI和PXIe总线持续推动测控系统升级

PXI总线产品为测控系统提供了高性能、高坚固性、低成本的配置方案。PXI将PCI电气总线与CPCI中坚固的、模块化的欧式机械封装结合在一起，增加专门的同步总线和一些关键的软件性能，非常适合于开发大型测试测控系统。此外，PXI增加的一些机械、电气和软件方面的性能，定义了用于测试测量、数据采集、生产制造等应用的完整系统，这些系统为生产测试、

军事和航空航天、机器监测、自动化和工业测试等测控应用提供最完善、最专业的服务。PXI可以快速方便升级替换传统的CPCI，更进一步，升级后的高速PXIe总线产品还可以维持与PXI模块间的软件、硬件兼容性。正是由于此性能的增强，PXI和PXIe产品持续在推动各行业领域测控系统的升级换代，而且还不断部署在以前只能由昂贵的专用硬件实现的众多测控领域。

六、测控系统对便携式的需求

在军工国防、航空航天、兵器电子、船舶舰载等各个领域等野外实战应用场合和科学试验研究场合，被测对象往往越来越复杂，这对测控系统也提出了越来越高的要求，比如测控系统的稳定性、轻量化、加固性、维护性、便携性等。上述领域的大部分测控任务在具体开展时，被测对象往往并不在室内，因为试验环境场地的特殊性，测控设备往往是室内调试好后再长途运输到复杂恶劣的户外环境进行现场部署和调试。目前测控领域的国外厂商只提供基于台式和机架式的标准测控仪器平台，并没有专门针对上述特殊测控场合推出便携式测控系统平台。

便携式测控系统需要具备专业的结构一体化设计，不但需要集成测控系统所需的各功能模块，而且需要集成全铝镁合金结构的加固机箱、高质量宽温测控电源、工业宽温显示屏、工业电阻触摸屏（或工业电容触摸屏）、工业硅胶防水键盘、工业触控板、加固把手、硅胶防撞包角、调理及接口转接模块、航插接口适配器和硅胶IO防护挡条等。结构一体化设计其目的是为用户减轻繁琐的设备拆卸、搬运和组件搭建调试等工作，坚固便携式设计，非常方便用户在不同地点不同使用环境中快速对测控系统进行调试和操作

七、PXI便携式测控系统应运而生

复杂的外场环境和测控应用的特殊性需要一套专业稳定的便携式测控系统，该系统还需要具备最为重要的一个特点是，需要支持测控行业占主导地位的测控总线：PXI总线和PXIe总线。对于大部分复杂的测控系统应用场合，由于用户对测控系统的集成度要求非常高，要求系统平台加固性，要求整机轻便化，要求内置多个PXI或PXIe模块实现多通道高密度，为此就要专门为PXI便携机研发堆栈式结构的PXIe/PXI背板（比如信迈科技研制推出的业界首款3U 6槽 13.3寸PXIe笔记本XM-1363）。

由于便携式测控平台内部空间有限，需要专门为PXI便携机研发符合PXI标准规范的配套系统电源（比如信迈科技研制推出的业界首款3U 18槽 18.5寸PXIe/PXI加固便携式测控平台XM-19183）。

有些外场测试项目中需要便携式测控系统自带电池，甚至要求可不中断测控工作前提下更换电池以达到长期续航，这就需要便携式测控平台具有智能锂电池系统，专业有效地管理便携式测控平台的电源系统（比如信迈科技研制推出的业界首款3U 6槽13.3寸 PXIe一体机HW-1363i和3U 6槽15.6寸PXIe笔记本XM-1663）。

八、面向PXI便携式测控系统的深度定制服务

对于PXI便携式测控系统，信迈科技还为用户提供全面专业的深度定制服务，包括定制设备的尺寸、定制设备的规格性能、定制设备满足高低温工作条件、定制设备以满足特殊的环境适应性、定制设备的外观颜色、定制设备的镭雕和丝印、定制PXIe/PXI控制器及其功能模块的外部航插接口、定制设备配套的航空拉杆箱、定制堆栈式结构PXIe/PXI背板，甚至定制特殊的PXIe/PXI控制器或功能模块等，这类深度定制的PXI便携式测控系统非常适用于军工国防、航空航天、兵器电子、船舶舰载等野外实战应用场合和科学试验研究场合。