什么是PXI？

PXI 是一款先进的测试和测量解决方案，它结合了硬件和软件组件（包括机箱、控制器和模块），以应对复杂的测量和自动化挑战。该平台以其灵活性和可靠性而闻名，工程师们可以使用该平台构建高性能混合测量系统，用于验证和生产测试。

PXIe是PXI Express的简称，基于PCIe总线，这意味着它有更高的带宽，能够处理更复杂的数据采集和处理任务。这可能使得PXI系统在高吞吐量需求的应用中表现更好，比如在通信测试中，需要快速处理大量数据。

PXI系统（可编程自动化控制器）是一种基于PCI Express总线的模块化系统，主要用于工业自动化和测试测量。它结合了高性能硬件、模块化设计和FPGA技术，提供了灵活且高效的解决方案。以下是PXI系统的详细介绍：

PXI系统概述

PXI系统由PXI联盟（包括NI等公司）开发，基于PXI和PXI Express（PXIe）标准，支持模块化设计，适用于多种应用领域。

组成部分

控制器：通常为运行Windows或其他实时操作系统的PC，负责处理数据和执行控制逻辑。
机箱：包含多个插槽，用于安装各种PXI模块。
模块：包括数据采集、I/O、运动控制等功能模块，满足不同需求。

技术特点

PXI Express（PXIe）：基于PCIe总线，提供高带宽，适合复杂数据处理。
FPGA技术：允许用户定制硬件逻辑，优化性能，提升实时响应能力。

应用领域

工业自动化：控制机器人、生产线等，实时采集和处理数据。
通信测试：测试无线和网络设备，进行信号生成和分析。
航空航天与国防：用于精确控制和高速数据处理任务。

优势

高集成度：集成多种功能模块，简化系统设计。
灵活性：模块化设计，易于扩展和定制。
高性能：PXIe总线支持高速数据传输，FPGA提升实时处理能力。
可靠性：适用于恶劣环境，确保稳定运行。

PXI系统组件

PXI 系统由三个主要硬件组件组成：机箱、控制器和模块。系统软件可定制，可帮助您配置、可视化和自动化测量、分析数据以及共享报告。

PXI机壳

机箱是PXI系统的“骨架”，相当于台式计算机的机械外壳和主板。机箱可为系统提供电源、散热和通信总线，并支持在同一外壳中安装多个仪器模块。PXI使用了基于PC的商用PCI和PCIExpress总线技术，同时结合了坚固耐用的CompactPCI模块化封装以及重要的定时和同步功能。根据不同的大小规格，机箱可配备4到18个插槽，无论用户需要的是便携式、台式、机架式还是嵌入式系统，PXI机箱均可一一满足。

PXI控制器

NI PXI 控制器分为嵌入式和远程两种。嵌入式控制器包含运行 PXI 系统所需的一切，无需外部 PC；而远程控制器则允许您从台式机、笔记本电脑或服务器计算机控制 PXI 系统。

PXI模块

在 PXI 系统中，每个模块都是独立的仪器。NI 提供 600 多种 PXI 模块，涵盖从直流到毫米波的各种应用。其中包括示波器和数字万用表等标准仪器、数据采集模块，以及 GPIB、串行和 CAN 等接口。由于 PXI 是一个开放的行业标准，因此有来自 70 多家不同仪器供应商的近 1,500 种产品可供选择。

PXI系统选型流程：

PXI模块选型》》》PXI控制器选型》》》PXI机箱选型

基于PXI平台模块产品选型：

由于在PXI上15年以上的持续投资，NI已经可以提供从直流到26.5GHz的600多种模块化仪器。借助丰富的混合信号、高精度电流源、数据采集、开关、射频和微波模块，您可以构建从单通道到上万通道的可扩展测试系统。

我们可以通过以下几步快速确定自己需要哪些PXI模块：

模拟仪器模块选型，如果要确定从哪个类型的仪器开始研究，首先要考虑几个关于您测量任务的关键问题：
信号的方向是什么？（输入、输出或两者皆有）
信号的频率是多少？（DC、kHz、MHz或GHz）
在确定上面关于方向性和速度这两个关键问题的答案后，便可根据表1来确定从哪种类型的仪器开始着手。

这个图表虽然有用，但包含的仪器类型非常少，特别是缺少垂直或特定用途的仪器。该表未提及的一些值得注意的领域包括：
专用直流仪表，如静电计、微欧姆计、纳伏表等
音频频带分析和生成（也称为动态信号分析仪）
专业模拟产品，包括脉冲发生器、脉冲源/接收器等

数字仪器模块选型，在电子功能测试环境中，数字仪表用于与数字协议连接并测试协议的电特性和通信链路特性。影响特定任务的可用仪器的一个关键方面是并行与串行数字通信比较。与模拟仪器一样，您可以使用以下几个关键问题快速缩小数字仪器的选项范围：
需要完成哪些任务？（数字连接、自定义数字连接或电气和定时测试）
链路的速率有多快？（静态和kbit/s、Mbit/s或Gbit/s）

选择总线类型，应该清楚的是，没有一种总线在所有性能指标方面都是优越的。您可以通过创建混合测试和测量系统，将来自模块化仪器平台的组件（如PXI和独立仪器）连接到GPIB、USB和以太网/LAN，从而充分利用多个总线和平台的优势。创建和维护混合系统的一个关键是实现一个能够透明地识别多种总线技术并利用开放的多供应商计算平台（例如
PXI）的系统架构，以实现I/O连接。

确定系统消耗功率预算，模块化仪器的一个优势是它可以简化电源管理。如果PXI机箱中包含的所有仪器在测试系统中都是独立的，则必须单独考虑每个仪器。PXI机箱为机箱中的所有仪器提供高品质和安全的电源，并提供多个电源和仪器插槽选项。在将PXI系统添加到功率预算时，有以下两个选择：

使用PXI机箱规定的整个PXI系统的最大功耗。例如，PXIe-1085 PXI机箱的最大功耗为791W，在乘以70％的平均利用率后便得到554W的功耗预算。
添加PXI系统中所有模块的最大功耗，以获得非常精确的功耗预算值。有关执行详细PXI系统功率预算的示例，请参见图1。

图1 PXI机箱的总功耗是机箱中所有模块的总和。可以看到在很坏情况下，机箱中的所有仪器将消耗526.9 W.

开关模块，开关是扩展仪器通道数的一种经济高效的选项，但并不总是优质的选择。开关架构有四种主要类型：

无开关
仅在测试机架中采用开关
仅在测试连接件中采用开关
在测试机架和测试连接件中采用开关

下表列出了所有四种开关架构的优点和缺点：

除了开关位置之外，您还需要比较各种开关拓扑和继电器类型，以确保开关子系统满足您的信号要求和测试目标。对于自动测试应用，“开关”这个词通常用于描述使用继电器在多个组件和仪器之间开关信号的COTS设备。开关以各种方式连接继电器，形成不同的开关拓扑，例如通用继电器、多路复用器和矩阵。不同的继电器类型各有优缺点，包括尺寸、信号速率和预期寿命。本节介绍了常见的开关拓扑、常用继电器类型、主要开关规格，以及在自动测试系统中使用开关的常用技巧和窍门。