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總線(xiàn)基礎：串行總線(xiàn)與并行總線(xiàn) 在計算機系統中，總線(xiàn)（Bus）是連接各個(gè)功能部件并在它們之間傳送信息的公共通信干線(xiàn)�？偩�(xiàn)按照信息傳輸的形式，主要分為并行總線(xiàn)和串行總線(xiàn)。 1. 并行總線(xiàn)是并行接口與計算機設備之間傳遞數據的通道。在并行總線(xiàn)上，每個(gè)數據位都需要單獨一條傳輸線(xiàn)，所有的數據位同時(shí)進(jìn)行傳輸。這種總線(xiàn)類(lèi)似于一條允許多輛車(chē)并排開(kāi)的寬敞道路，因此能夠在同一時(shí)刻傳輸多位數據，適用于短距離的高速數據傳輸。 2. 串行總線(xiàn)則是通過(guò)收發(fā)器將數據發(fā)送到外部線(xiàn)纜或從外部線(xiàn)纜讀取數據，數據按位依次讀取。在串行總線(xiàn)上，數據是時(shí)分復用在一根或幾根線(xiàn)上傳輸的，這可以大大減少所需的走線(xiàn)數量。串行總線(xiàn)如同一條只容許一輛車(chē)行走的狹窄道路，在同一時(shí)刻只能傳輸一個(gè)數據，常用于遠距離通信或低速設備間的數據傳輸。 PCI、PCIe與PXI的關(guān)系及演化 1. PCI（Peripheral Component Interconnection）：PCI是Intel公司于1991年推出的局部總線(xiàn)標準，是一種32位的并行總線(xiàn)（可擴展為64位），總線(xiàn)頻率為33MHz（可提高到66MHz），最大傳輸速率可達528MB/s。其結構簡(jiǎn)單、成本低、設計容易，但總線(xiàn)帶寬有限，多個(gè)設備共享總線(xiàn)帶寬會(huì )導致性能下降。 2. PCIe（PCI Express）：PCIe是PCI-SIG在PCI之后推出的高速串行總線(xiàn)，已經(jīng)發(fā)展和定義了六代，每一代常用Gen來(lái)表示。PCIe的主要優(yōu)勢是數據傳輸速率高，總線(xiàn)帶寬獨享。不同通道數量的PCIe裝置之間的連接稱(chēng)為連結（Link），每個(gè)連結可以有多條通道（Lane），常見(jiàn)的通道數量為x1、x4、x8以及x16。隨著(zhù)版本的升級，數據傳輸速率不斷提高，例如PCIe 3.0的最大傳輸速率可達1GB/s。 3. PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）：PXI是由National Instruments（NI）公司在1997年提出的，基于CompactPCI并加入觸發(fā)信號與時(shí)鐘信號的測量和自動(dòng)化平臺。它結合了PCI的電氣總線(xiàn)特性與CompactPCI的堅固性、模塊化及Eurocard機械封裝的特性，適用于試驗、測量與數據采集場(chǎng)合。PXI繼承了PCI的電氣信號，具有高達132MB/s到528MB/s的傳輸性能。 4. PXIe（PXI Express）：2005年，在CompactPCI Express的基礎上加入觸發(fā)信號與時(shí)鐘信號，提出了PXIExpress標準。PXIe使用PCI Express串行接口，提供了更高的數據傳輸速度和更強大的系統擴展能力。 PXIe的定義 PXIe（PCI Express Extensions for Instrumentation）是一種基于PCI Express總線(xiàn)的開(kāi)放式標準，主要用于工業(yè)自動(dòng)化和測試測量等領(lǐng)域。PXIe結合了PCI Express的高速數據傳輸能力和PXI平臺的堅固性和模塊化特性，形成了適用于高性能測試和測量應用的機械、電氣和軟件規范。 與傳統的總線(xiàn)相比，PXIe在數據傳輸速率、模塊化擴展能力、時(shí)間同步精度和可靠性等方面具有顯著(zhù)優(yōu)勢。PXIe系統的數據傳輸速率可以達到高達數GB/s，遠超過(guò)傳統總線(xiàn)的性能，同時(shí)提供了靈活的模塊化擴展能力，使得用戶(hù)可以根據實(shí)際需求定制系統配置。 PXIe系統的組成 
一個(gè)PXIe系統通常由以下幾個(gè)關(guān)鍵組件組成：
在PXIe系統中，機箱中的背板提供了各個(gè)模塊之間的電氣連接，確保數據的高速、可靠傳輸。系統控制器作為系統的核心，負責運行測試軟件，控制外設模塊的操作，并處理采集到的數據。 PXIe的信號 PXIe除了繼承PCIExpress的高速數據傳輸能力外，還定義了一些與測試有關(guān)的信號線(xiàn)，如電源管理（Power）、觸發(fā)總線(xiàn)（Trigger Bus）、星型觸發(fā)（Star Trigger）和時(shí)鐘信號線(xiàn)（PXIe_Clk100）等。這些信號線(xiàn)為多個(gè)儀器模塊的同步和觸發(fā)提供了便利。 1. 100MHz參考時(shí)鐘：PXIe規格定義了一個(gè)低歪斜（Low Skew）的100MHz參考時(shí)鐘，位于背板上，并分布至每一個(gè)外設槽，確保每個(gè)外設槽所接受的時(shí)鐘信號相位一致。 2. 局部總線(xiàn)：在每個(gè)外設槽上，PXIe定義了局部總線(xiàn)，連接相鄰的左方及右方外設槽，用于傳送數字信號和模擬信號。 3. 星型觸發(fā)：在特定的外設槽（如2號槽）上，定義了星型觸發(fā)信號線(xiàn)，允許在同一時(shí)間向多個(gè)儀器模塊發(fā)送觸發(fā)信號。 此外，PXIe還保留了PXI平臺的10MHz參考時(shí)鐘和局部總線(xiàn)等信號，以確保與現有PXI系統的兼容性。 PXIe的應用 憑借其高性能、模塊化和靈活性，PXIe在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應用：
結語(yǔ) PXIe作為一種高性能、模塊化的測試和測量平臺，結合了PCI Express的高速數據傳輸能力和PXI平臺的堅固性和模塊化特性。通過(guò)了解總線(xiàn)的基礎知識，特別是串行總線(xiàn)和并行總線(xiàn)的差異，我們可以更好地理解PXIe系統的組成、信號和應用。隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，PXIe將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化和測試測量技術(shù)的不斷進(jìn)步。 |
