Qu'est-ce que le PXI ?
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Introduction
Ce tutorial offre un aperçu du PXI, de son architecture matérielle et logicielle, ainsi qu'une introduction à la configuration de systèmes PXI.
Table des matières
Introduction
Le PXI (PCI eXtensions for Instrumentation) est une plate-forme durcie basée sur PC et dédiée aux systèmes de mesure et d'automatisation. Le PXI associe les caractéristiques électriques du bus PCI au format Eurocard, durci et modulaire du CompactPCI ; il ajoute au CompactPCI des bus de synchronisation spécialisés ainsi que des caractéristiques logicielles essentielles. Le PXI est une plate-forme de déploiement à la fois performante et économique particulièrement adaptée aux systèmes de mesure et d'automatisation. Ces systèmes conviennent aux applications comme le test en production et le contrôle/commande industriel, dans tous les domaines et notamment dans l'aéronautique et l'automobile.
Développé en 1997 et lancé en 1998, le PXI s'est présenté comme un standard industriel ouvert, destiné à satisfaire les exigences croissantes des systèmes d'instrumentation complexes. À l'heure actuelle, le PXI est gouverné par le PXI Systems Alliance (PXISA), un groupe de plus de 65 sociétés dont l'objectif commun est de promouvoir le standard PXI, d'en garantir l'interopérabilité et de maintenir les spécifications techniques. Pour en savoir plus sur le PXISA, et sur les spécifications PXI, reportez-vous au site du PXISA à l'adresse www.pxisa.org.
Architecture matérielle
Les systèmes PXI se composent de trois éléments essentiels : le châssis, le contrôleur du système et les modules périphériques.
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Figure n°1. Un châssis PXI standard de 8 emplacements contient un contrôleur de système embarqué
et sept modules périphériques.
Châssis PXI
Le châssis assure le conditionnement durci et modulaire du système. Les châssis, habituellement dotés de 4 à 18 emplacements, peuvent aussi intégrer des fonctionnalités particulières comme des alimentations DC et le conditionnement de signaux. Chaque châssis dispose d'un fond de panier PXI hautes performances, qui abrite le bus PCI ainsi que des bus de synchronisation et de déclenchement (Figure n°2). En utilisant ces bus de synchronisation et de déclenchement, les utilisateurs peuvent développer des systèmes adaptés aux applications nécessitant une synchronisation très précise.
- En savoir plus sur les châssis PXI.
- Pour en savoir plus sur les fonctionnalités des bus de synchronisation et de déclenchement PXI, reportez-vous aux spécifications matérielles du PXI à l'adresse www.pxisa.org/specs.htm.
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Figure n°2. Le PXI combine des éléments de PC standards, comme
le bus PCI, avec des bus de déclenchement et de synchronisation sur le fond de panier.
Contrôleurs PXI
Comme le stipulent les spécifications matérielles du PXI, tous les châssis PXI disposent d'un emplacement réservé au contrôleur du système à l'extrême gauche (slot 1). Il existe deux options de contrôle : le contrôle déporté, à partir d'un ordinateur extérieur au châssis (PC de bureau, portable, station de travail ou serveur), et le contrôle embarqué, à partir d'un module contrôleur haute performance, équipé d'un OS Microsoft (Windows 2000/XP), ou d'un OS temps réel (LabVIEW Real-Time).
Contrôleurs déportés
On rencontre essentiellement deux types de contrôleurs déportés pour le PXI :
- Les portables
- Les PC de bureau classiques
Contrôle du PXI par portable
Avec les kits d'interfaces MXI ExpressCard (Measurement eXtensions for Instrumentation) et CardBus PCMCIA, les utilisateurs peuvent contrôler des systèmes PXI directement depuis des ordinateurs portables. Au démarrage, l'ordinateur portable va assimiler tous les modules périphériques du système PXI à des cartes PCI.
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Kit d'interface MXI ExpressCard
Kit interface CardBus PCMCIA
Figure n°3. Contrôle du PXI par portable
Le kit d'interface ExpressCard MXI offre un pont PCI Express vers PCI à 110 Mo/s entre l'ordinateur portable et le châssis PXI. Le kit d'interface CardBus PCMCIA offre un pont PCI vers PCI à 50 Mo/s entre l'ordinateur portable et le châssis PXI. Les utilisateurs disposent ainsi de systèmes PXI mobiles/portables contrôlés par portable. Vous pouvez utiliser n'importe quel portable compatible MXI ExpressCard ou portable compatible CardBus PCMCIA pour contrôler à distance votre système PXI. Pour en savoir plus, reportez-vous au Contrôle du PXI par portable.
Contrôle du PXI par PC
Avec les kits d'interface MXI-Express et MXI-4, les utilisateurs peuvent contrôler leurs systèmes PXI directement à partir d'ordinateurs de bureau, de stations de travail ou de serveurs. Au démarrage, l'ordinateur va assimiler tous les modules périphériques du système PXI à des cartes PCI.
Figure n°4a. Une interface MXI-Express à 2 ports assure un contrôle déporté et
simultané de deux châssis PXI avec un débit combiné de 160 Mo/s.
Le kit d'interface MXI-Express offre un pont PCI Express vers PCI à 110 Mo/s entre l'ordinateur et le châssis PXI. Avec le kit d'interface NI PXI-PCIe8362 2 ports, les utilisateurs seront même en mesure de contrôler deux systèmes PXI simultanément depuis un seul et unique ordinateur.
Figure n°4b. L'interface MXI-4 assure le contrôle du PXI, ainsi que des systèmes PXI multichâssis, à partir de tout ordinateur équipé d'emplacements PCI.
Le kit d'interface série MXI-4 offre un pont PCI vers PCI à 78 Mo/s entre l'ordinateur et le système PXI. Ce kit existe en deux versions : avec un câble cuivre, bon marché avec une liaison par fibre optique pour permettre un déport de longues distances et garantir une isolation électrique totale. Comme illustré Figure n°4b, vous pouvez aussi construire des systèmes PXI multichâssis avec MXI-4. Avec une interface MXI-4, vous pouvez mettre en œuvre une topologie en étoile ou en guirlande pour construire des systèmes multichâssis. Pour en savoir plus sur les topologies des configurations multichâssis, reportez-vous au Manuel d'utilisateur de la série MXI-4. Vous pouvez utiliser n'importe quel ordinateur de bureau, station de travail ou serveur, pour contrôler à distance votre système PXI en utilisant soit une liaison MXI-Express soit une liaison MXI-4 par fibre optique ou câble en cuivre. Pour en savoir plus, reportez-vous au Contrôle du PXI par PC.
Avec les contrôleurs PXI déportés, vous pouvez optimiser les performances du processeur à moindre coût, en utilisant un ordinateur de bureau ou un portable pour contrôler à distance un système PXI. Étant donné que toutes les interfaces de contrôle déporté sont transparentes au niveau logiciel, aucune programmation supplémentaire ne s'impose.
Contrôleurs PXI embarqués
Les contrôleurs embarqués évitent le recours à un PC externe, permettant ainsi de disposer d'un système complet contenu dans le châssis PXI. Les contrôleurs PXI embarqués sont typiquement construits à partir d'éléments d'ordinateurs standards assemblés au sein d'un module PXI compact. Par exemple, le contrôleur NI PXI-8187 intègre un processeur Pentium 4-M de 2,5 GHz, avec jusqu'à 1 Go de RAM DDR, un disque dur, ainsi qu'une connectique de PC standard comme des ports USB 2.0, Ethernet, série et parallèles. En outre, vous pouvez installer l'OS de votre choix sur le contrôleur PXI, comme Windows 2000/XP ou LabVIEW Real-Time.
Figure n°5. Contrôleur embarqué NI PXI-8187 Pentium 4-M 2,5 GHz. Notez la présence d'éléments habituels sur un PC, comme un disque dur et les connecteurs clavier, souris, moniteur, USB 2.0, Ethernet, série, etc. Ce contrôleur fonctionne sous environnement Windows 2000/XP, ou LabVIEW Real-Time.
Les contrôleurs embarqués sont idéaux pour les systèmes portables et les applications monoblocs qui nécessitent le déplacement du châssis d'un endroit à l'autre. Pour en savoir plus, reportez-vous aux contrôleurs PXI.
Modules PXI
National Instruments offre plus de 100 modules PXI différents ; et comme le PXI est un standard industriel ouvert, près de 1000 modules sont proposés par quelque 65 membres de l'association PXI Systems Alliance.
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Une liste complète des modules PXI proposés par National Instruments et nos partenaires est consultable sur ni.com/pxi.
Comme le PXI est directement compatible avec le CompactPCI, vous pouvez utiliser n'importe quel module CompactPCI 3U dans un système PXI. De surcroît, des cartes CardBus/PCMCIA et PMC (PCI Mezzanine Card) peuvent s'installer dans les systèmes PXI en utilisant les modules porteurs. Par exemple, le module porteur de PC Card PC NI PXI-8221 peut servir à connecter des cartes CardBus et PCMCIA aux systèmes PXI.
Le PXI préserve également les investissements effectués dans l'instrumentation classique et VXI en fournissant des matériels et logiciels standards pour la communication avec ces systèmes. Par exemple, l'interfaçage d'un système PXI avec l'instrumentation GPIB est aussi simple avec un module PXI-GPIB, que pour un PC avec une carte PCI-GPIB. Le logiciel est identique. En outre, il existe un grand nombre de méthodes pour interfacer le PXI et le VXI entre eux. Pour en savoir plus, reportez-vous à la présentation multimédia sur les systèmes hybrides PXI et VXI.
Architecture logicielle
Comme le matériel PXI repose sur des technologies PC standards, tel le bus PCI, ainsi que sur des périphériques et des unités centrales standards, l'architecture logicielle de Windows est la plus répandue chez les utilisateurs. Le développement et le fonctionnement des systèmes PXI sous Windows sont identiques à ceux d'un ordinateur sous Windows. En outre, étant donné que le fond de panier PXI utilise le bus PCI standard, l'écriture des logiciels pour communiquer avec les matériels PXI est, dans la plupart des cas, identique à celle des matériels PCI. Par exemple, le logiciel qui sert à communiquer avec un module d'acquisition de données multifonction NI PXI-6251 est identique à celui utilisé pour une carte NI PCI-6251 sur PC. Par conséquent, les logiciels d'applications, les exemples de code et les techniques de programmation existants n'ont pas besoin d'être réécrits et peuvent être réutilisés lors d'une éventuelle migration du logiciel tels les systèmes sur PC et ceux sur PXI.
Figure n°6. Deux conditionnements différents mais un seul logiciel standard. En termes de logiciels, la communication
avec un module (à droite) PXI est identique à celle d'une carte PCI (à gauche).
Comme alternative à Windows, vous pouvez utiliser une architecture logicielle temps réel pour les applications nécessitant des vitesses de boucle déterministes et un fonctionnement en aveugle (pas de clavier, souris ni écran). Vous trouverez des informations supplémentaires sur la mise en œuvre de LabVIEW Real-Time dans le cadre des systèmes PXI sur www.ni.com/realtime.
Définir la configuration de son système
Configurez votre système PXI en ligne avec le guide interactif PXI Advisor sur ni.com/pxiadvisor
La façon la plus rapide et la plus simple de spécifier et de configurer votre système PXI est d'utiliser, en ligne, les outils PXI Advisor ou PXI/SCXI Advisor. Ces guides interactifs vous posent toute une série de questions pour vous aider à construire virtuellement votre système PXI en recommandant un contrôleur, un logiciel, des modules, des accessoires, et un châssis PXI ou PXI/SCXI. Vous construisez ainsi votre système en répondant à des questions simples et en choisissant les produits les mieux adaptés à vos besoins, sans compter que vous pouvez ensuite imprimer ou exporter l'image de votre système PXI pour des devis ou des révisions de votre conception. En outre, les guides interactifs vont vous conseiller sur des sujets techniques, comme l'emplacement particulier des modules, des câbles et des accessoires de connexion, et des packages logiciels intégrés. Les guides interactifs utilisent aussi une logique sous-jacente pour empêcher toute configuration incompatible. Par exemple, si vous choisissez un contrôleur PXI avec LabVIEW Real-Time, les guides interactifs vont automatiquement restreindre le choix des modules de mesure PXI à ceux qui sont compatibles avec LabVIEW Real-Time.
Lorsque vous êtes satisfait(e) de votre configuration, vous pouvez la communiquer à un conseiller avant-vente de National Instruments pour passer commande, ou alors vous pouvez commander automatiquement via le catalogue en ligne. Avec les services de pré-installation en usine (FIS) de NI, vous recevrez votre système PXI tel que vous l'avez configuré. NI installe les modules PXI que vous avez choisis dans votre châssis, ainsi que les logiciels d'application et les drivers National Instruments nécessaires sur votre contrôleur embarqué.
Conclusion
L'instrumentation modulaire PXI définit une plate-forme informatique durcie pour les applications de mesure et d'automatisation, qui profite des avancées technologiques du monde du PC. En utilisant le bus PCI standard, les systèmes d'instrumentation modulaire PXI peuvent profiter de composantes logicielles et matérielles très répandues. Les utilisateurs sont déjà habitués aux applications logicielles et aux systèmes d'exploitation qui fonctionnent sur les systèmes PXI, parce qu'ils les utilisent déjà sur leurs ordinateurs de bureau. Le PXI satisfait vos besoins en offrant un conditionnement industriel durci, une multitude d'emplacements pour les E/S, ainsi que des fonctionnalités avancées en matière de synchronisation et de déclenchement.
Visitez ni.com/pxi pour recevoir davantage d'informations sur le PXI, dont des liens vers les pages produits, les prix, les fiches descriptives et les spécifications.
Si vous avez d'autres questions, vous pouvez contacter un conseiller avant-vente de National Instruments France soit par téléphone au 01 48 14 24 24, soit par e-mail.
Liens associés :
Tutorial sur les spécifications PXI
Brochure PXI
Imprimer
Législation
Ce tutorial a été développé par National Instruments. Bien qu'un support technique puisse être fourni pour ce tutorial, il n'a pas été complètement testé ni vérifié, et NI ne garantit pas sa qualité, ni qu'il continuera à être supporté pour les nouvelles versions des produits et drivers qui y sont rattachés. CE TUTORIAL EST FOURNI "EN L'ÉTAT" SANS GARANTIE D'AUCUNE SORTE, ET EST SUJET À CERTAINES RESTRICTIONS COMME PLUS SPÉCIFIQUEMENT DÉTERMINÉES DANS LES CONDITIONS D'UTILISATION DE NI.COM (http://ni.com/legal/termsofuse/unitedstates/us/).