PXI与VXI的技术对比

PXI与VXI的技术对比

VXI仪器规范已被证明是非常健壮和成功的。而PXI也为仪器定义了许多与VXI规范一样的扩展特性。表1是这些特性的对比情况。 表1. VXI与PXI仪器特性的比较  局部总线  触发器  时钟  星形总线 
VXI  12线  8个TTL, 2个ECL, 4个附加D-size的ECL *  10 MHz, ECL, 100 MHz （仅 D-size * ）  仅D-size 
PXI  13线  8 TTL  10 MHz, TTL  每槽1个 
*D-size的VXI系统因为其尺寸很大很少使用

VXI和PXI之间的主要差别源于它们各自的底层总线结构不同。VXI基于VME总线，而PXI基于PCI总线，PCI在台式PC中广泛应用。而且由于标准PCI总线最大带宽是132Mb/s，标准VME总线只有40Mb/s，所以PXI总线更有优势。使用PCI总线还有另外一个好处，就是能够降低产品成本。这是因为部件和软件很容易就可以从全世界成千上万的PC产品供应商处购得。最后，由于PXI设备尺寸小，所以它能够为便携式、台式（bench-top）与固定架式（rack-mount）装置提供一个通用平台。表2 是PXI与VXI和其他主要的仪器平台－GPIB与台式PC数据采集卡的对比情况。

表2. 目前几种仪器平台的比较 

	GPIB	VXI	标准 PC	PXI/CompactPCI
传输位宽 (位)	8	8, 16, 32	8, 16 (ISA) ；8, 16, 32, 64 (PCI)	8, 16, 32, 64
吞吐率 (Mb/s)	1 or 8 (HS488)	40 80 (VME64)	1-2 (ISA) 132-264 (PCI)	132-264
定时和同步	无	有定义	有	有定义
可用产品	> 10,000	> 1000	> 10,000	~ 1000
尺寸	大	中	小-中	小-中
标准软件框架	无	VXI plug&play 有定义	无	有定义
模块化	否	是	否	是
EMI 防护	可选	有定义	视具体板卡而定	视具体模块而定
系统成本	高	中-高	低	低-中

虽然PXI定义了许多与VXI规范相同的特性，但是并不是所有这些特性都是用同样方式定义的。下面就来看看其中一些区别：
EMI（电磁干扰）
为了使系统中不同模块间辐射干扰的相互影响最小，VXI 规范要求所有VXI模块都封装在金属屏蔽装置中。这个目的很好，但是模块屏蔽装置增加了VXI模块的成本——甚至对可能不需要屏蔽的产品也屏蔽。而PXI规范也明确规定PXI产品必须符合规定的辐射要求，包括欧洲的CE规范。但是PXI规范不要求每个模块都有金属屏蔽装置。不过，PXI设备供应商也屏蔽他们模块上的一些敏感元件，以防EMI对工作和测量的准确性造成影响。
电源供应
VXI在背板上为仪器开发人员定义了大量的额外电源（＋5,－5.2, -2, +/-12, +/-24 V）以供设计之用。但是在许多情况下这些电源并没有被使用。因为不得不使用更昂贵的多路输出电源，这些信号加大了VXI系统主机的成本和热耗。而基于PCI的PXI主机规定的电压更适合于先进的低功率集成电路（IC）。廉价的普通电源就能提供PXI规定的系列电压（＋5, +3.3, +/-12 V），从而降低了PXI主机的成本，减少了PXI模块的热耗，更重要的是使PXI模块更适合使用最新的集成电路。
冷却
VXI和PXI规范都要求具有强制空气冷却装置，使气流从模块底部流动到顶部实现冷却。但是由于VXI模块通常都比PXI模块功耗更大，所以VXI系统需要更大的冷却装置。
控制器架构
所有VXI控制器都必须包括访问TTL触发线的电路和为CLK10提供时钟信号源。在早期的VXI控制器设计中，采用VME接口芯片和分离电路来实现这些VXI特性。随着VXI控制器设计越来越成熟，VXI控制器供应商，比如National Instruments公司，采用ASIC（application-specific integrated circuits）来处理这些复杂的功能。PXI则定义了一种模块化控制器架构，它将特定仪器的PXI部分与控制计算机分开，从而降低成本。例如，背板或者一种称作星形触发控制器的特殊模块，它插在PXI机箱的第二槽（Slot 2）中，能提供10 MHz的时钟信号源－因此第一槽（Slot 1）中的控制器就不必提供该时钟信号源。采用这种模块化方法，用户只需要少量额外费用，就能获得复杂的定时和同步触发总线与星形触发总线这些特性。而其它PXI用户就不必为他们不需要的特性支付费用。此外，由于PXI控制器使用主流PCI技术，所以它们更易于设计，制造成本更廉价，并且可以使用最新的处理器。
可用的产品和成本
入门级VXI系统通常费用要超过$10,000，而入门级PXI的费用不到$3,000。VXI有1000多种产品可供选用。PXI则有400多种产品可用，但是也可以选用700多种CompactPCI产品。带新功能的VXI模块的数量在最近几年已经下降，而可供选用的PXI模块的数量正以每年超过百分之百的速度增长。

由于计算机和测量技术的发展，对于那些富有创新精神的公司来说，已经可以为PXI平台提供高性能的产品。在使用航空电子设备总线的（avionics-bus）行业中，大多数新产品都是首先为PXI/CompactPCI平台开发的。在测试与测量行业这种趋势也很明显，在这里大多数创新性的测量、开关、DSP、机器视觉和运动控制等新的模块化产品的开发都是首先采用PXI/CompactPCI总线结构，而且常常是只为这种平台开发。
尺寸
在许多工业和商业领域，背板或台架所占空间都需一笔额外费用。而PXI的一个优点就是在任何开放式结构平台中它所需的空间是最小的。VXI也极大地减小了70年代那种堆架式结构的大型系统的尺寸。随着技术的进步，集成电路的功能变得越来越强大，体积却愈来愈小。尽管VXI规范规定了A、B、C、D四种尺寸的系统，但是大多数VXI模块仍然是C尺寸的。即使体积更小的VXI系统也没有带来小型化的好处。而PXI由于基于主流PC技术，所以可以将最新技术的优势应用在一个较小的体积中。从而使大型测试系统的尺寸缩减到一个新的水平。
集成化前景
意识到用堆架式方法建立一个紧密集成的测试系统的缺陷，VXI规范为模块化仪器定义了一个标准接口。在VXI中，各个仪器共享一个VME背板和一个系统控制器——典型情况是一台计算机带一个定制的VXI接口。另外，VXI还需要额外的软件，比如“资源管理器”，来配置系统。为了整合健壮的基于VXI的系统，系统工程师需要学习所有用于系统集成的VXI软件组件。而由于在测试、测量和控制领域之外VXI和VME的产品中没有被采用，因此很难采用PC软件上的进展。为了理解VXI/VME的编程范例，不得不对新的工程师进行大量的培训。因此，通用计算机软硬件行业的进步所带来的好处无法在VXI中得到应用。