LXI總線技術特點及其在分布式測試與診斷系統中的應用研究

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]。

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分布式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 觸發總線
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。

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。

2) 因為LAN Sockets的通訊機制決定了每次網絡通訊盡量采用大數據包，而盡量要較少傳遞數據包的次數，所以在與LXI儀器通訊時，可以將一連串命令放在一起，一次發送到儀器的內存中，然后再用一個命令來驅動儀器執行這個命令序列，這樣可以減少多次發送帶來的延時。

4、結束語
從自動測試系統的發展走向來看,滿足通用ATS 的商業化虛擬儀器模塊體系結構正沿著GPIB、VXI、PXI和LXI 的方向不斷進步。LXI 模塊化平臺標準將PXI和VXI 的體積小、LAN 的高吞吐率以及GPIB 的高性能集成在一起,同時又采用IEEE-1588網絡時鐘同步協議很好地解決了同步觸發得問題，繼承了VXI、PXI儀器背板觸發的優點，從而可以很好地滿足測試系統構建的要求，尤其在遠程分布式測試與故障診斷應用中將發揮非常顯著的作用。作為測試系統發展的未來，以太網將扮演重要的角色。在未來幾年中我們將看到更多的“混合系統”， 既包括基于GPIB儀器和機架的堆疊式系統，也有VXI, LXI, PXI的系統，或是他們的組合。LXI 技術將以更低的成本提供更好的性能、兼容性和易用性。

參考文獻
[1] 李行善. 基于局域網的自動測試設備組建技術[A].計算機測量與控制.2006.14（1）
[2] 新一代組合儀表的自動測試系統發展方向. 第十四屆全國測試與故障診斷技術研討會論文集
[3] 黃云水. IEEE1588 精密時鐘同步分析.《國外電子測量技術》2005 年第24 卷第9期