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        LXI總線技術特點及其在分布式測試與診斷系統中的應

        作者: 時間:2012-06-29 來源:網絡 收藏

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        圖2 測試與故障診斷系統結構

        3.2 同步測試的實現策略

        測試與故障診斷系統中,同步測試、同步試驗是一個非常普遍的需求。VXI儀器可以通過背板觸發實現同步測試,但是這種方法對于同一機箱內的模塊之間是可行的,對于不同機箱之間就難以實現同步。儀器提供了三種同步觸發機制:網絡消息觸發,IEEE-1588時鐘同步觸發和觸發。下面將分析這三種機制的實現機理并提出遠程測試與故障診斷系統的同步實現策略。

        3.2.1 網絡消息觸發

        實現網絡消息觸發的系統結構如圖3所示,多個設備之間通過交換機或集線器連接在一起,網絡觸發消息可以由計算機發給所有設備,或者由其中一個設備發給其它所有設備,這樣就可以實現一點對多點的觸發應用,因為觸發消息在網絡間的傳遞是采用標準UDP網絡協議,不需要網絡握手,所以網絡延時比采用TCP/IP協議時小的多;另外,觸發消息也可以由其中一個設備發給同一網段中的另一個設備,這是點對點的觸發方式。采用網絡消息觸發的優點是:

        1) 比通過軟件觸發有更大的靈活性

        2) 不需要專門的觸發線

        3) 沒有距離的限制

        4) 模塊之間可以相互協調,排除了計算機處理速度的瓶頸影響,從而減小了網絡延時

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        圖3 網絡消息觸發的系統結構圖

        3.2.2 IEEE-1588 時鐘同步觸發

        IEEE-1588的時鐘同步網絡拓補結構如圖4所示。在網絡中選擇其中一個LXI儀器做為主時鐘儀器,其它儀器為從時鐘儀器。同步原理如圖5所示。

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        圖4 IEEE-1588網絡時鐘同步結構圖

        主時鐘向所有從時鐘發出一個同步信息包(簡稱SyncMessage 信息),而且這個信息包中包含有信息發出的精確時間,假設主時鐘發出信息包的精確時間為T1。

        從時鐘接收同步信息包,假設從時鐘接收到信息包的時間為T2。T2=T1-offset+delay1,delay1為網絡延時。

        然后,從時鐘在T3時刻發出延時請求信息包(簡稱DelayMessage),主時鐘在T4時刻收到這個信息包。T3=t4-offsetdelay2。delay2為網絡延時。

        主時鐘最后給從時鐘發送一個延時響應信息包(簡稱DelayResp)這個信息包中含有T4這個時間。

        這樣,從時鐘就已知了T1、T2、T3和T4這四個變量,假設主、從時鐘之間的網絡延時是對等的,可以用下面的公式計算出從時鐘與主時鐘之間的偏差,從而每個從時鐘校準自己的時間。

        Delay=(delay1+delay2)/2

        Delay=(T2-T1+T4-T3)/2

        Offset=T1-T2+delay

        在上面的公式計算中,我們假設了網絡延時是對等的,但在實際的工程應用中,網絡延時不可能完全相同,所以就存在主時鐘和從時鐘之間的同步誤差,這個誤差小于100ns[3]。

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        圖5 1588時鐘同步的原理圖

        測試系統利用1588時鐘同步時,觸發信號是告訴各個器件何時啟動輸出它的信號,因為每個器件根據指定的時間啟動,而不是根據何時接收到以太網發出的命令來啟動,所以以太網的開銷或延遲時間對被觸發器件沒有影響。所以1588網絡時鐘同步觸發方式特別適用于遠距離同步數據采集等測試任務,不用單獨連接觸發電纜,且不受距離的限制。

        3.2.3 LXI 觸發

        LXI 觸發總線配置在A 級模塊,它是8線的多點低壓差分系統(M2LVDS) 總線,可將LXI 模塊配置成為觸發信號源或接收器,觸發總線接口亦可設置成“線或”邏輯。每個LXI 模塊都裝有輸入輸出連接器,可供模塊作菊形鏈接。LXI 觸發總線與VXI 和PXI的背板總線十分相似,它們可配置成串行總線或星形總線如圖6所示。這種觸發同步方法充分利用了VXI 和PXI 觸發總線的優點,同步精度很高,主要取決于觸發總線的長度,大約是5ns/米。適用于測試儀器相互靠得很近的應用系統。

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        圖6 LXI觸發總線使用方法

        綜上所述,網絡消息觸發、IEEE-1588時鐘同步觸發和觸發總線三種方式的同步精度依次遞增。1588網絡時鐘同步精度小于100ns,觸發總線的同步精度是5ns/米,而網絡消息觸發由于受到網絡傳輸延時的影響,同步誤差在毫秒級,所以在本系統中采用1588時鐘同步和觸發總線兩種方式相結合來實現同步測試。如果對于某個監測點需要采集多個信號,而且具有同步要求,可以將LXI模塊采用觸發總線連接起來,控制計算機只要通過網絡啟動其中一臺儀器工作,其它儀器都可以實現同步工作;在不同監測點之間可以通過IEEE-1588網絡時鐘同步協議來實現整個系統得同步。

        3.3 減小網絡延時的方法

        LXI儀器采用網線與測試計算機相連接,所以數據傳輸距離要比GPIB儀器和VXI儀器遠的多,可以說不受距離的限制。但是,隨之而來的問題是測試延時的問題,通常從計算機發出一個測試命令,到LXI儀器返回數據大約需要70us的時間,最長可達1ms,主要取決于網絡握手的速度。對于實時性要求高的測試系統來說,可以通過下面這些手段來減小網絡傳輸延時對測試的影響。

        1) 采用SCPI命令直接對LXI儀器進行編程控制,可以提高速率,因為采用上層驅動程序時,需要將參數解析成SCPI命令。



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