第5章计算机测试技术.ppt
第5章 计算机测试技术 学习要求 1了解现场总线的协议模型及常见现场总线的特点， 了解智能传感器的含义、实现的途径及智能传感器系 统智能化功能的实现方法。 2了解数据采集系统的组成、性能指标及电路设计中 常见的问题。 3掌握GPIB总线技术及其特点；了解VXI,PXI总线技术 的各自特点 4了解虚拟仪器的概念及其结构特点； 芒 收 太 誓 跳 蒜 囚 逐 砧 契 萨 杨 眶 升 蝇 驼 漏 侦 奏 泛 辑 崖 简 撑 版 抑 盗 脑 佛 讽 绵 秘 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 Date1 第5章 计算机测试技术 当今测试的特点?面临的挑战? CAT：计算机辅助测试 CAT组成:由微机加插卡式硬件和采集分析软件组成 计算机化测试系统的优点： 能够对信号进行复杂的分析处理； 高精度、高分辨率和高速实时分析处理； 性能可靠、稳定、维修方便； 能够以多种形式输出信息； 多功能； 自动测试和故障监控。 5.1 引言 肪 挝 以 衷 抠 柏 撞 琐 掷 注 牵 腺 旋 蛹 乳 辅 粱 徘 玉 去 罢 断 檀 捶 近 娠 辽 嘲 疟 鼠 舌 折 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 Date1 第5章 计算机测试技术 计算机化测试系统的发展历程 第一代: 二十世纪六十年代-七十年代,无专用接口CAT系统 。 特点：1)无仪器专用总线; 2)开发周期长; 3)无通用性 第二代: 二十世纪七十年代-八十年代,通用接口CAT系统。 特点: 1)程控仪器符合相应的总线标准; 2)开发周期短; 3)具有通用性及互换性; 第三代第三代: : 二十世纪九十年代至今二十世纪九十年代至今, , 虚拟仪器虚拟仪器 特点特点: 1): 1)用计算机软件功能实现了相关仪器功能用计算机软件功能实现了相关仪器功能; ; 2) 2)符合相应的总线标准符合相应的总线标准; ; 3) 3)系统组成时间短、功能易于扩展。系统组成时间短、功能易于扩展。 窥 点 驶 蔼 旺 阿 一 于 肄 洲 磁 散 纺 愉 蜂 坷 稍 撮 睬 钎 赵 诚 困 挤 互 剥 毯 摸 棘 幕 澜 寓 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/302 第5章 计算机测试技术 新的设计思路新的设计思路: :开放式系统开放式系统. . 生产自动化要求组建开放式系统的生产自动化要求组建开放式系统的2 2要素要素? ? 现场总线：现场总线：是应用在是应用在生产现场生产现场，在微机化测量控制设，在微机化测量控制设 备备( (现场智能设备及更高控制管理层网络之间现场智能设备及更高控制管理层网络之间) )之间实之间实 现双向串行多节点数字通信的系统，是开放式、数字现双向串行多节点数字通信的系统，是开放式、数字 化、多点通信的底层控制网络。化、多点通信的底层控制网络。 5.2 现场总线与智能传感器 凄 拷 东 潘 谗 套 画 乾 草 喇 似 让 铂 六 咏 奢 扫 真 塔 脖 闹 侦 器 滩 排 歌 娱 集 并 害 授 畦 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/303 第5章 计算机测试技术 现场总线控制系统与传统控制系统比较 连接方式/控制模式/信号类型/简化系统 害 沾 否 哩 聘 涩 妙 袭 拦 佬 大 悟 坞 肃 廷 孽 鞍 判 中 总 脂 奋 挡 识 斧 汕 伐 逝 花 僚 风 秸 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/304 第5章 计算机测试技术 现场总线的发展 1984年：美国仪表协会（ISA）下属的标准与实施工作组中 的ISA/SP50开始制定现场总线标准； 1985年：国际电工委员会决定由Proway Working Group负 责现场总线体系结构与标准的研究制定工作； 1986年：德国开始制定过程现场总线（Process Fieldbus ）标准，简称PROFIBUS ; 1992年：由Siemens、Rosemount、ABB、Foxboro、 Yokogawa等80家公司联合，成立了ISP（Interoperable System Protocol）组织，着手在PROFIBUS的基础上制定现 场总线标准。 顽 淳 患 鄂 虹 泣 谁 妥 此 萝 惊 厅 沫 铬 糙 贸 陷 幽 陈 征 甄 凳 冕 贪 今 哄 汇 份 碑 邪 澈 艳 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3056 第5章 计算机测试技术 现场总线的发展 1993年：以Honeywell、Bailey等公司为首，成立了World FIP（Factory Instrumentation Protocol）组织，由120 多个公司加盟该组织，并以法国标准FIP为基础制定现场总 线标准。 1994年：ISP和World FIP北美部分合并，成立了现场基金 会（Fieldbus Foundation,简称FF）。 1996年：第一季度颁布了低速总线H1的标准，安装了示范 系统，将不同厂商的符合FF规范的仪表互联为控制系统和 通信网络，使H1低速总线开始步入了实用阶段。 德国Bosch CAN 美国的lonwork 灯 飘 庚 鸟 杖 粕 洼 御 肋 黎 妈 耍 华 袱 躺 祥 括 积 纲 晌 饺 酗 谋 嗜 一 识 猖 闻 桃 血 挝 迪 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/306 第5章 计算机测试技术 现场总线协议的参考模型 为建立互联系统,国际标准化组织ISO于1978年建立了一个 “开放系统互连”的技术委员会。起草了“开放系统互连 基本参考模型”（Open System Interconnection）的建 议草案。1986年又对该标准进行了进一步的完善和补充。 OSI参考模型分层的原则是将相似的功能集中在同一层 内，功能差别较大时则分层处理，每层只对相邻的上、下 层定义接口。OSI参考模型是计算机网络体系结构发展的 产物，它的基本内容是开放系统通信功能的分层结构。 7层次,各层协议的研究独立进行,某层有变化时只需改 变相应的层。 郝 伐 姑 描 脑 粟 止 妙 隶 拼 借 渊 赂 进 砰 堰 障 翻 棉 渣 拘 哥 爸 穗 漱 亭 腾 嘉 芦 恰 闭 告 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/307 第5章 计算机测试技术 提供用于建立 、保持和断开 物理连接的机 械的、电气的 、功能的和过 程的条件。物 理层提供有关 同步和比特流 在物理媒体上 的传输手段。 利用下一层提供的服务并为上一层提供服务(通信功能和层之间的 会话规定)同等层之间的通信规则和约定协议 蹋 颂 猜 疥 地 杨 瓢 搀 朴 赫 彪 志 枫 誓 馋 侦 煌 饼 佣 途 竖 垣 挝 占 变 料 晦 跳 材 宦 塌 痰 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/308 第5章 计算机测试技术 用于建立、维持 和拆除链路连接 ，实现无差错传 输的功能。在点 到点或点到多点 的链路上，保证 信息的可靠传递 。该层对连接相 邻的通路进行差 错控制、数据成 帧、同步等控制 。 检测差错:循环冗 余校验CRC 纠正:计时器恢复/ 自动请求重发ARQ 褥 稗 决 填 谤 昆 震 默 岭 妒 现 倘 锦 横 卧 舔 痪 镐 二 产 骑 斧 倾 馏 变 数 坚 苔 池 教 剩 餐 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/309 第5章 计算机测试技术 规定了网络连接 的建立、维持和 拆除的协议。它 的主要功能是利 用数据链路层所 提供的相邻节点 间的无差错数据 传输功能，通过 路由选择和中继 功能，实现两个 系统之间的连接 。 乖 诬 呻 炙 偷 御 矩 眼 屡 胜 渝 曝 钳 芍 守 家 捂 婴 枕 狗 未 供 虚 滔 毋 昂 荆 切 装 蔽 赌 席 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3010 第5章 计算机测试技术 完成开放系统之 间的数据传送控 制。主要功能是 开放系统之间数 据的收发确认。 同时，还用于弥 补各种通信网络 的质量差异，对 经过下三层之后 仍然存在的传输 差错进行恢复， 进一步提高可靠 性。 粤 囤 天 塑 瞪 横 猛 享 颅 喧 皮 舵 杜 辫 翔 才 扩 短 醛 嚣 澳 殆 昔 耙 康 堡 祁 囚 飞 驴 西 遗 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3011 第5章 计算机测试技术 会话层依靠传 输层以下的通信 功能使数据传送 功能在开放系统 间有效地进行。 其主要功能是按 照在应用进程之 间的约定，按照 正确的顺序收、 发数据，进行各 种形式的对话。 倔 号 豢 该 襟 粘 远 止 狙 恐 踏 沿 幕 槐 忍 藩 腻 囚 熔 抚 总 酸 幽 蛀 鲁 指 偶 士 贬 英 饱 汪 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3012 第5章 计算机测试技术 表示层的主 要功能是把应用 层提供的信息变 换为能够共同理 解的形式，提供 字符代码、数据 格式、控制信息 格式、加密等的 统一表示。 孙 时 扫 社 痪 痞 疆 谁 伎 倘 镍 贫 补 样 痛 苞 侦 抓 屉 寄 拼 址 腾 遵 足 体 骄 块 皇 磁 广 癌 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3013 第5章 计算机测试技术 应用层是OSI 参考模型的最高 层。其功能实现 应用进程（如用 户程序、终端操 作员等）之间的 信息交换。同时 ，还具有一系列 业务处理所需要 的服务功能。 7层是否都 必须? 悔 涤 遁 姥 袄 医 准 乃 基 筑 媒 哨 赖 喂 索 雕 否 肢 檬 屠 汲 烃 篓 宵 者 醇 廷 驱 紫 代 野 穴 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3014 第5章 计算机测试技术 智能传感器? 智能传感器，必须具备学习、推理、感知、通讯以 及管理功能。20世纪80年代末，L.Foulloy提出 了模糊传感器概念，认为“模糊传感器是一种能 够在线实现符号处理的智能传感器”。 智能传感器：基于现场总线数字化、标准化、智能 化的要求，带有总线接口，能自行管理自己，能 将检测到的现场信号进行处理变换后，以数字量 形式通过现场总线与上位机进行信息传递。 圣 浓 旦 拙 宣 冤 羽 裴 文 嚼 律 妮 为 孕 彰 摄 光 落 竹 儿 态 死 乌 钡 奄 羌 扰 投 鹏 迹 断 渴 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3015 第5章 计算机测试技术 智能传感器的特点 p具有非线性自动校正功能，可消除整个传感 器系统的非线性系统误差，提高了精度。 p具有自校零与自校准功能。 p抑制噪声的智能化功能。 p通过自补偿技术可改善传感器系统的动态特 性，使其频率响应特性向更高或更低频段扩 展。 汲 也 款 王 钙 攘 捅 盈 层 柿 卫 答 斩 乏 骗 隙 头 罢 悟 选 裔 吵 纹 妹 隘 痔 啸 她 尝 拱 舌 建 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3016 第5章 计算机测试技术 智能传感器实现的途径 1)非集成化实现：将传统的经典传感器（采用非集成化工艺 制作的传感器，仅具有获取信号的功能）、信号调理电 路、带数字总线接口的微处理器组合为一整体而构成的 一个智能传感器系统。 2)集成化实现：这种智能传感器系统是采用微机械加工技术 和大规模集成电路工艺技术，利用硅为基本材料来制作 敏感元件、信号调理电路、微处理器单元，并把它们集 成在一块芯片上。故又可称为集成智能传感器（ Integrated Smart /Intelligent Sensor）。 3)混合实现：根据需要与可能，将系统各个集成化环节，如 ：敏感元件、信号调理电路、微处理器单元、数字总线 接口，以不同的组合方式集成在两块或三块芯片上，并 装在一个外壳里。 扰 刃 独 坎 舆 猫 忽 苍 雾 睬 毒 泪 疲 络 冗 静 浸 颇 消 高 侮 钳 瀑 瘫 这 里 腮 越 佐 债 肄 频 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3017 第5章 计算机测试技术 集成化智能传感器的几种形式 初级形式：就是组成环节中没有微处理器单元，只有敏感 单元与（智能）信号调理电路，二者被封装在一个外壳里 。 中级形式/自立形式：在组成环节中除敏感单元与信号调 理电路外，必须含有微处理器单元，即一个完整的传感器 系统全部封装在一个外壳里的形式。它具有完善的智能化 功能，这些智能化功能主要是由强大的软件来实现的。 高级形式：高级形式是集成度进一步提高，敏感单元实现 多维阵列化时，同时配备了更强大的信息处理软件，从而 具有更高级的智能化功能的形式。这时的传感器系统不仅 具有完善的智能化功能，而且还具有更高级的传感器阵列 信息融合功能，或具有成像与图像处理等功能。 技 秃 解 侮 扰 膳 透 袋 冀 续 阂 破 彻 筐 唉 歇 该 押 宜 迅 折 付 灰 棋 悬 颜 演 株 汤 阀 槛 握 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3018 第5章 计算机测试技术 自动测试系统的组成 由五部分组成： 控制器； 程控仪器、设备； 总线与接口；连接控制器与各程控仪器 测试软件； 被测对象 5.3 自动测试系统 窃 睹 鲤 答 抡 棕 剂 凑 诉 饱 父 鹤 捆 蒲 鸿 闸 疫 社 敬 键 隐 臣 衫 媚 管 枯 鱼 娇 回 致 回 倾 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3019 第5章 计算机测试技术 通用接口总线 GPIB发展简介: 国际公认并广泛使用的IEEE-488接口总线被称 为通用接口总线(GPIB，general purpose interface bus)。它的作用是实现仪器仪表、计 算机、各种专用的仪器控制器和自动测控系统之 间的快速双向通信。 赛 屋 塘 肺 溅 范 尔 乍 潜 惠 拷 弹 骄 麻 果 撕 滥 肃 骑 属 留 硷 弄 毒 属 汐 鉴 冀 掩 寂 由 鼓 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3020 第5章 计算机测试技术 IEEE-488.1 IEEE-488.1是一种数字式8位并 行通信接口，其数据传输速 率可达1Mbps。该总线支持一 台系统控制器（通常是PC） 和多达10台以上的附加仪器 。各有关器件之间是通过一 根含24（或25）芯的集装通 信缆来联系的。通信缆通过 专用标准连接器与设备连接( 阳性与阴性)，连接器及其引 脚定义如图所示。 负逻辑-零逻辑代表“真”抗干 扰 亏 嘘 桓 逆 呐 赶 凹 确 懂 绰 氛 治 材 邀 呕 啊 束 邻 荒 鼻 郡 洒 惋 荚 拽 规 俭 奉 掷 迢 劣 傅 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3021 第5章 计算机测试技术 GPIB总线测试仪器通过GPIB接口和GPIB电缆与计算机相联，形成计 算机测试仪器。与DAQ卡不同，GPIB仪器是独立的设备，能单独使用 。GPIB设备可以串接在一起使用，但系统中GPIB电缆的总长度不应 超过20m，过长的传输距离会使信噪比下降，对数据的传输质量有影 响。 觅 为 啊 色 蝴 迪 煤 佰 役 傍 理 茧 拇 戍 噎 矛 养 砌 治 鸳 恒 干 羞 乎 葵 脑 弧 凄 稽 请 结 宫 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3022 第5章 计算机测试技术 GPIB操作 GPIB采用字节串行/位并行协议。GPIB通 过连接总线传输信息而实现通信。输送 的信息分两种： 基于器件的信息:数据信息; 连接信息:命令信息。 砍 穴 癣 株 粹 之 证 蔚 郴 痔 埠 碎 哇 戍 尸 嘴 雅 乓 椎 厅 词 溶 豫 姻 切 询 歧 冬 魔 降 劲 谍 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3023 第5章 计算机测试技术 GPIB器件和接口功能 基于GPIB测试结构的全部有关器件可分为控者、 讲者和听者三大类： （1）控者 控者指明谁是讲者，谁是听者（如PC）。每个 GPIB系统都必须定义一个系统执行控者，这一工 作可通过设置接口板卡上的跳线或软件构筑来完 成。 （2）讲者与听者 讲者：产生指令及数据器件 听者：接收指令及数据器件 讲者在总线任一时刻只能有一个器件,听者可 以有多个器件。 态 贾 亩 柜 渠 节 搔 裔 捂 警 伙 酣 骨 傍 游 泉 架 噪 徒 柯 稽 谱 涝 滤 皋 纶 数 梭 叶 将 附 蜘 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3024 第5章 计算机测试技术 讲者和听者的功能特性 讲 者 听 者 被控者指定去讲 被控者指定去听 将数据放到GPIB上 读出由讲者送到GPIB上 的数据 一次只能有一个器件被寻 址讲话 每次可有多台器件被寻 址为听者 扛 饥 掸 账 浸 铱 衡 酸 照 潭 啊 晾 栅 昭 旨 洱 拔 矾 固 籍 獭 哼 疵 莎 呸 遁 擎 趁 悬 搏 瞪 忙 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3025 第5章 计算机测试技术 信号及连线 GPIB有16条信号线和8条地回送线。GPIB上的所有器件分享24 条总线。 16条信号线分为三组：数据线8条、接口管理线5条、握手 线3条。 数据线(8条)：以并行方式输送数据。 接口管理线(5条)：管理着GPIB中的信号传输： 接口清除线（IFC，interface clear）:主控复位 注意线（ATN，attention）:通报数据类型 远距离使能（REN，remote enable） 终止或识别（EOI，end or identify:停止数据输出 服务请求（SRQ，service request）执行控者监测此信息 。 握手线(3条)：异步地控制各器件之间的信息字节的传输 阳 奸 醚 镣 怪 泞 完 钢 狸 志 葱 亢 李 竞 看 昂 牡 械 拆 剩 糕 愧 抚 桑 拖 塘 卤 绽 盲 具 侗 长 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3026 第5章 计算机测试技术 三条握手线:三线连锁握手/挂钩模式? NRFD(not ready for data)指出一个器件是否已准备好接 收一个数据字节，此线由所有正在接受命令（数据信息） 的听者器件来驱动。 NDAC(not data accepted)指出一个器件是否已收到一个 数据字节，此线由所有正在接收（数据信息）的听者器件 来驱动。在此握手模式下，该传输率将以最慢的执行听（ 正在听）者为准，因为讲者要等到所有听者都完成工作。 在发送数据和等待听者接受之前，NRFD应被置于“非”。 DAV（data valid）指出数据线上的信号是否稳定、有效 和可以被器件验收。当控者发送命令和讲者发送数据信息 时都要申报一个DAV。 乒 靡 帧 恼 爹 慈 衬 怖 房 聂 倪 欣 晃 蹋 谬 窑 让 蛮 偏 叉 桩 敢 惭 宫 证 嘛 食 捧 炉 刮 幌 钞 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3027 第5章 计算机测试技术 讲者 DATA 0 0 DAV 25 讲者宣布数 据不再合法 进入接收数据状 态，不要再准备 完成 AGAIN11 3 听者 NRFD NADAC 数据传输开始 最慢听者 接收完毕 数据传输结束 4 图 三线握手过程 听者准备 好接收 讲者收到RFD 消息宣布 DAV=0有效 三条握手线:三线连锁握手/挂钩模式 贰 超 九 诛 港 式 擒 读 离 饥 叙 床 狐 迭 茧 掳 拒 鲜 总 仍 毯 抄 郊 缆 鹃 抹 杨 毫 增 遗 湖 娜 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3028 第5章 计算机测试技术 总线命令 所有器件必须监视ATN线并在200ns内做出响应。 当ATN为“真”时，所有器件都接收数据线上的 数据并将其作为命令或地址来处理。 厂 绣 袁 惟 弘 月 梁 鸿 官 彩 蘑 壳 颜 们 邑 料 博 痢 绦 佛 号 邱 疾 虏 游 光 淋 搔 似 勇 陕 惯 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3029 第5章 计算机测试技术 查 询 在IEEE-488中，每个数据传输过程都由控者来启动。控者 接到申报后，便启动一个查询过程来依次寻址，来发现 申报SRQ的器件，查询方法分为串行式和并行式两种： 串行查询 被寻址到的器件作为讲者向控者发送一个状态字节来表 明自己是否要注意。 并行查询 此时所选定的器件有可能发送一个状态位到预先制定的 数据线上。并行查询的启动方法是同时用ATN和EOI线作 申报。 IEEE-488规定器件容量少于或等于15台（包括控者器件 在内）。 角 宦 压 插 砍 冬 烈 崔 唇 哪 炬 采 履 冀 蕊 个 饿 孽 荧 桔 佬 环 滦 砂 桓 豪 佯 假 抉 犹 砧 嫡 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3030 第5章 计算机测试技术 VXI总线 VXI（VMEbus extensions for instrumentation ）总线结构标准将测量仪器、主机架、固定装 置、计算机及软件集为一体，是一种电子插入 式工作平台。 在每个VXI总线系统中，必须有两个专门的功能： 第一个是0号槽功能，它负责管理底板结构 。 第二个是资源管理程序。每当系统加电或复 位时，这个程序就对各个模块进行配置，以保 证能正常工作。 赘 忠 按 牺 瞩 逐 另 蛀 委 奥 囚 簿 泅 钮 隔 诉 挎 撼 弄 定 霉 岿 油 队 峪 剃 舞 转 忿 摘 抒 夕 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3031 第5章 计算机测试技术 VXI总线的体系结构，包括机械尺寸、电源 、冷却、连接插座、模块连接、通信协议、 电磁干扰等各方面，VXI总线标准都作了规 定。 机械尺寸方面，规定了模块的尺寸和空间 的大小及对冷却的要求A、B、C、D； 电气性能方面，规定了完整的线路连接、 触发器、时钟和模拟/数字信号总线； 电源和EMC方面，对电压、噪声及辐射的敏 感性做了限制； 通信方面，规定了系统配置、设备的类型 和通信协议等。 附 裸 崎 擂 傍 揖 默 垃 汀 痘 孵 在 委 绑 伐 离 镁 拓 八 转 摩 项 赃 千 闺 具 畔 泳 筐 智 卧 蔓 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3032 第5章 计算机测试技术 VXI总线结构规定了三种96芯的双列直插 (DIN)连接插 座，分别为P1、P2和P3。其中P1是唯一的必须在VME或VXI总 线中配备的连接插座，这种连接插座包括有数据传输总线（ 24位寻址线和16位数据线）、中断线及电源线等。 抹 巡 匡 醇 饱 苇 穿 泰 气 赡 绥 过 寥 矾 闹 禁 琼 碱 亚 似 甩 上 顽 方 雕 茵 萤 鸿 佯 吸 甥 咸 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3033 第5章 计算机测试技术 在VXI总线总线结构中，P2连接插座是可选的，除了A 型模块外，其它的模块都要配备。P2连接插座把数据传 输总线扩展到了全部的32位，并增加了许多其它的资源 。 P3连接插座也是可选的，只有D型模块才配备这种连 接插座。P3比P2又增加了24条本地总线、ECL触发总线和 100MHz的时钟及星型触发总线，供精确同步之用。 天 平 萧 寒 焊 疼 电 横 刽 拜 滔 参 旁 坐 抒 武 喊 削 肤 鸥 卿 禽 枯 扫 千 顽 寨 蔚 艇 味 踊 迷 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3034 第5章 计算机测试技术 本地总线 本地总线是邻近模块之间进行通信的总线。 VXI总线标准为本地总线定义了5种信号类型， 可以用于TTL电平的信号、ECL电平的信号或3种 模拟电平的信号。 电磁相容性 为确保仪器模块不干扰其它模块，也不被其它模 块所干扰，VXI总线结构标准对辐射和传导电磁 干扰（EMC）做了限制。 冷却 在典型的IEEE-488机架组合式系统中，必须采取 严格的措施来保证系统正常工作所需要的冷却环 境 谬 钧 掷 美 鹃 炳 匀 初 增 控 症 维 乐 翻 到 揪 袱 肚 秽 垂 迫 堪 磋 伎 竹 件 吁 峭 阜 破 德 乏 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3035 第5章 计算机测试技术 电源 VXI总线结构对电源的指标也做了规定，选择模块时，要 把模块对电压和电流的要求与主机的能力进行比较。 直流输出/V +5+12-12+24-24-5.2-2 直流电流峰值/A 62121212106030 动态电流峰-峰值/A 9.02.52.55.05.08.54.5 电源在提供稳定的电压的时候，若要求其电流发生突然变化，电源的供电 能力就会改变。如果电源具有较大的感性负载（这在开关式电源中是常见 的），这时电源输出的电压就会由于继电器对动态电流的需求而发生变化 ，感应出来的噪声就会进入使用统一电源的其它模块，影响其性能。因此 ，VXI总线结构对动态电流的规定，可确保所选择的模块不会在主机的电 源线上感应出较大的起伏噪声，这样也就不会影响其它模块的电性能。 冷 悟 横 确 犀 坝 少 败 候 痘 琢 揽 拎 乏 翠 吹 缚 团 兹 不 恭 搁 应 掩 锅 祷 拂 拨 际 雷 谜 掸 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3036 第5章 计算机测试技术 VXI总线的通信 VXI总线设备类型: VXI总线设备共有四种类型：寄存器基的设备、消息基的 设备、存储器设备和扩展存储器设备。 寄存器基的设备是最简单的一种VXI总线设备，常用来作 为简单仪器和开关模块的基本部分。寄存器基的设备的通信 指通过寄存器的读写操作来完成，因为寄存器基的设备完全 是在直接硬件控制这一层次上进行通信的，它的优点是速度 快，这种高速度通信可使测试系统的吞吐量大大提高。 消息基的设备一般是VXI总线系统中智能化程度较高的设 备。消息基的设备都配有公共通信单元和字串行协议，以保 证与其它消息基的模块进行ASC级的通信，也便于多厂家的 仪器相互兼容。通信速度会受到一定的影响，消息基的设备 一般都要使用微处理器，比寄存器基的设备成本要高。 办 季 亿 深 畜 宾 遁 僚 炎 驯 骑 凹 贯 吃 巴 厢 宅 围 陀 乌 豢 驴 影 赞 祝 西 望 谋 希 脖 农 欣 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3037 第5章 计算机测试技术 VXI的寻址 在VXI总线标准中，提供了三种寻址方式，即 IEEE-488主寻址、IEEE-488副寻址和嵌入式寻 址: 在IEEE-488主寻址方式下，主控制器把每个 VXI总线上的仪器都作为一个独立的IEEE-488 仪器来对待。这些仪器有唯一的IEEE-488地址 。 IEEE-488副寻址方式与主寻址方式相似，它 是利用IEEE-488总线的副地址寻址功能，不用 主地址寻址。 陈 祝 幽 始 训 痈 锯 扩 仙 掐 舔 拯 韶 烩 伦 炒 沫 挂 夫 污 咎 逞 哺 些 赛 开 澎 鹊 俐 澜 雏 懈 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3038 第5章 计算机测试技术 PXI总线 PXI(PCI Extension for Instrumentation) 是由美国NI公司于1997年推出的测控仪器 总线标准。 滇 投 卖 憎 戍 晒 仙 阅 纬 诚 俘 虽 蘑 床 峦 牌 娠 颗 呢 儒 餐 磷 仿 笼 常 鹏 涌 伯 阿 趟 武 虏 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3039 第5章 计算机测试技术 PXI模块尺寸 pPXI规范定义了一个包括电源系统、冷却系统和 安插模块槽位的一个标准机箱。 pPXI规定系统槽（相当于VXI的零槽）位于总线的 最左端，主控模块只能向左扩展自身的扩展槽， 而不能向右扩展占用仪器模块插槽。PXI仪器模 块安装在右边余下的槽内，同时用户可以在第一 个外围插槽（系统插槽的相邻槽）安装一个可选 的星型触发控制器，为其它外围模块提供非常精 确的触发信号。 蓝 鳃 毖 也 锹 冷 农 虐 黔 成 蛰 木 畏 肯 影 致 案 儿 臀 罩 读 家 粤 洒 迷 虞 娶 归 探 缝 德 既 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3040 第5章 计算机测试技术 PXI总线电气结 构 PXI总线规范是在PCI规范的基础 上发展而来的, 具有PCI的性 能和特点, 包括32/64位数据 传输能力及分别高达 132Mbps(32位)和264 Mbps(64位)的数据传输速度, 另外还支持3.3V系统电压、 PCI-PCI桥路扩展和即插即用 。PXI在保持PCI总线所有这 些优点的前提下增加了专门 的系统参考时钟、触发总线 、星型触发线和模块间的局 部总线, 以此来满足高精度 的定时、同步与数据通信要 求。 捆 私 载 扩 费 嘿 浸 廊 商 袄 唤 威 捌 股 籍 领 斌 达 式 尊 搓 陋 屋 冷 隅 多 近 氮 解 谎 君 膝 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3041 第5章 计算机测试技术 VXI与PXI的扩展性能比较 （1）PXI系统产品的价格相当于VXI系统的一半到三分之二。 （2）市场上大部分的VXI模块是C尺寸，C尺寸VXI卡的面积是 PXI插卡的两倍，因而可提供更多的功能。 （3）VXI通过P3连接器定义了一个有两条星型线组成的星型触 发系统，这意味着星型触发必须配置D尺寸机箱和D尺寸模块 才能工作；PXI也定义了一个星型触发系统，与VXI不同的是 ，它通过1槽传送精确的触发信号，用于模块间精确定时。 （4）一个PXI机箱最多只有7个插槽可插通用模块；与此相比 ，13槽C尺寸VXI机箱能提供给设计者12槽位置，一般不用通 过机箱级联，就能满足实际需要了，而且，C尺寸的VXI模块 比3U和6U尺寸的PXI模块能够集成更多的功能。 （5）如果从性能上考虑，PXI是当然领先，它不但传输速率较 高，价格也相对较低，可以满足大多数的测试应用项目要求 ，但是在高端领域，VXI仍然是最好的选择，它可以完成更 复杂更尖端的测试任务。 缎 怔 唁 捐 逢 加 锡 腰 脐 仍 号 接 舅 脓 卸 汇 芜 纂 剿 妮 篱 应 逆 趋 搀 型 葵 堕 肚 悄 都 整 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3042 第5章 计算机测试技术 5.4 虚拟仪器系统 虚拟仪器VI：是指具有虚拟仪器面板的个 人计算机，它由通用计算机、模块化功 能硬件和控制专用软件组成。 “虚拟”主要有两方面的含义： （1）指虚拟仪器的面板是虚拟的； （2）另一方面是指虚拟仪器测量功能是 由软件编程来实现。 程 铺 幼 卫 卢 感 臆 孤 孜 耪 骤 篓 廷 您 巴 怒 着 凹 锄 丫 纂 傅 诬 贯 蛮 篷 炼 忱 巴 恬 岔 浸 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3043 第5章 计算机测试技术 虚拟仪器的结构 按其基本形式可分解为以下三个主要模块： 输入: 进行信号调整并将输入模拟信号 转换成数字形式以便处理。 输出: 将量化的数据转换成模拟信号并 进行必要的信号调理。 数据处理: 通常一个微处理器或一台数字 信号处理器（DSP）可使仪器按要求完成一定 功能。 虚拟仪器就是利用通用的仪器硬件平台，调 出不同的测试软 件构成不同功能的仪器。 千 氖 鳃 海 识 飘 品 极 项 忙 锗 碎 结 慧 哈 贡 拇 肉 惦 残 诵 反 束 翔 顿 撤 己 谗 挎 殆 受 相 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3044 第5章 计算机测试技术 虚拟仪器与传统仪器比较 传统仪器 虚拟仪器 功能由仪器厂商定义 功能由用户自己定义 与其它仪器设备的连接十分有 限 面向应用的系统结构，可方便地与网络、 外设及其它应用连接 图形界面小，人工读数，信息 量小 展开全汉化图形界面，计算机读数及分析 处理 数据无法编辑 数据可编辑、存储、打印 硬件是关键部分 软件是关键部分 价格昂贵 价格低廉（是传统仪器的五至十分之一） 系统封闭、功能固定、扩展性 低 基于计算机技术开放的功能块可构成多种 仪器 技术更新慢（周期510年） 技术更新快（周期12年） 开发和维护费用高 基于软件体系的结构，大大节省开发维护 费用 啄 闪 熔 坐 牺 可 梦 雌 杂 萝 浴 叶 碘 寂 谁 靴 萄 负 簧 翟 泉 每 榆 刘 射 爆 矾 锡 徘 拂 假 慧 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 Date1 第5章 计算机测试技术 虚拟仪器性能优点: （1）测量精度高、重复性好； （2）测量速度高； （3）开关、电缆减少 （4）系统组建时间缩短； （5）测量功能易于扩展； 独 帖 猴 惩 丽 办 挠 窖 喝 嘻 充 抑 畏 汪 勾 耿 畜 墩 胀 呻 日 毯 碟 摸 侧 属 牙 纳 颅 福 创 共 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 第 5 章 计 算 机 测 试 技 术 2020/8/3046 第5章 计算机测试技术 虚拟仪器发展随着微机的发展和采用总线方式 的不同可分为五种:
