何謂 PXI？

本篇線上教學將說明 PXI 的概論，包含 PXI 硬體技術、軟體技術，與設定 PXI 系統的相關資訊。

簡介

PXI (PCI eXtensions for Instrumentation) 為 PC 架構的堅固平台，可做為量測與自動化系統。PXI 整合 PCI 高效能匯流排的特色，與CompactPCI 的模組化 Eurocard 封裝，再加入專業的同步化匯流排與強大功能軟體。PXI 並為兼具高效能與低價位的佈署平台。這些系統應用包含製造測試、軍事/航太、機器監控、汽車，與工業級測試。

PXI 於 1997 年進行開發，並發表於 1998 年，為開放式的工業級標準，以滿足益形複雜的儀控系統需求。現在這項標準由 PXI 系統聯盟 (PXI Systems Alliance，PXISA) 主導。此聯盟由超過 65 家公司所組成，致力推廣 PXI 標準，確保產品之間的相容功能，並維護 PXI 規格。關於 PXISA 與 PXI 規格的進一步資訊，請至 PXISA 網站 (www.pxisa.org)。

 

硬體架構

PXI 系統由 3 項基本元件組成：機箱、系統控制器，與週邊模組。

圖 1. 標準的 8 槽式 PXI 機箱，包含 1 組嵌入式控制器與 7 個週邊模組。

 

PXI 機箱

機箱為系統提供堅固且模組化的封裝。機箱的尺寸可容納 4 ~ 18 個插槽，並具備如 DC 電源供應與內建訊號處理的功能。機箱包含高效能 PXI 主機板，包含 PCI 匯流排、時脈匯流排，與觸發匯流排 (圖 2)。透過這些時脈與觸發匯流排，使用者即可開發相關系統，以用於精確同步化的應用環境。

• 更深入了解 PXI 機箱
• 若需 PXI 時脈與觸發匯流排功能的相關資料，請參閱 PXI 硬體規格 (www.pxisa.org/specs.htm)。

 

圖 2. PXI 時脈與觸發匯流排：PXI 整合工業級標準的 PC 組件 (如 PCI 匯流排)，與主機板的高級觸發/同步化擴充規格。

PXI 控制器
依照 PXI 硬體規格的定義，所有的PXI 機箱都包含 1 組控制器插槽，位於機箱的最左側 (插槽 1)。控制器可包含桌上型系統、工作站、伺服器，或筆記型電腦操作的遠端控制器，還有高效能嵌入式控制器，並使用 Microsoft OS (Windows 2000/XP) 或即時 OS (LabVIEW Real-Time)。

PXI 遠端控制器
PXI 遠端控制器有 2 種類型：

• 以筆記型電腦控制 PXI
• 以 PC 控制 PXI

以筆記型電腦控制 PXI
使用ExpressCard MXI (Measurement eXtensions for Instrumentation) 與 PCMCIA CardBus 介面工具組，使用者可直接從筆記型電腦控制 PXI 系統。在開機時，筆記型電腦將辨認 PXI 系統中所有的週邊模組為 PCI 設備。

 

ExpressCard MXI 介面工具組

 

PCMCIA CardBus界面工具組

 

圖 3. 以筆記型電腦控制 PXI

ExpressCard MXI 介面工具組可介接 110 MB/s PCI Express 至 PCI，並可從筆記型電腦連接至 PXI 機箱。PCMCIA CardBus 介面工具組則可介接 50 MB/s PCI 至 PCI，並可從筆記型電腦連接至 PXI 機箱。若使用者透過用筆記型電腦來控制 PXI，即擁有可攜式 PXI 系統的便利性。可透過買任何相容於 ExpressCard MXI 的筆記型電腦，或相容於 PCMCIA CardBus 的筆記型電腦，以進行 PXI 系統的遠端控制。若需要進一步資料，請參閱以筆記型電腦控制 PXI。

以 PC 控制 PXI
利用MXI-Express 與 MXI-4 介面工具組，使用者可直接從桌上型系統、工作站，或伺服器電腦直接控制 PXI 系統。在開機時，筆記型電腦將識別 PXI 系統中所有的週邊模組為 PCI 設備。

 

圖 4a. 使用雙埠式 MXI-Express 進行遠端控制，可同時控制 2 組 PXI 機箱，可達 160 MB/s 的資料傳輸率。

MXI-Express 介面工具組可介接 110 MB/s PCI Express 至 PCI，並從筆記型電腦連接至 PXI 機箱。使用 NI PXI-PCIe8362 雙埠式介面工具組，使用者可從 1 組 PC 同時控制 2 組 PXI 系統。

圖 4b. 使用 MXI-4 進行遠端控制，即可透過 PC 控制 PXI 或多機箱的 PXI 系統。

MXI-4 介面工具組可介接 78 MB/s PCI 與 PCI，並可從筆記型電腦連接 PXI 機箱。MXI-4 介面工具組附有低價位銅質連接線或光纖，可同時延長距離與電子隔離功能。如圖 4b 所示，亦可使用 MXI-4 來建立多機箱 PXI 系統。透過 MXI-4 連線，即可使用菊鏈 (Daisy-chain) 或星狀拓樸以建立多機箱系統。關於多機箱組態拓樸的進一步資訊，請參閱 MXI-4系列使用者手冊。使用者可購買任何桌上型系統、工作站，或伺服器電腦，再使用 MXI-Express 或銅線/光纖 MXI-4 序列連接線以控制 PXI 系統。進一步資料請參閱使用 PC 控制 PXI。

透過PXI 遠端控制器，即可使用桌上型電腦或筆記型電腦以遠端控制 PXI 系統，以最低成本發揮最高的處理器效能。由於所有的遠端控制產品皆與軟體無關，因此不需額外的程式設計作業。

PXI 嵌入式控制器
由於嵌入式控制器不需外接 PC，因此 PXI 機箱即包含完整的系統。PXI 嵌入式控制器通常是以標準 PC 元件製造，容納於精巧的 PXI 規格中。舉例來說，NI PXI-8187 控制器具有 1 組 Pentium 4-M 2.5 GHz 處理器、最多 1GB DDR RAM、1 組硬碟，與標準 PC 週邊，如USB 2.0、乙太網路、序列埠，與平行埠。此外，亦可在 PXI 控制器上安裝所需的作業系統，包含 Windows 2000/XP 或LabVIEW Real-Time。

圖 5. NI PXI-8187 Pentium 4-M 2.5 GHz 嵌入式控制器。請注意常見的 PC 週邊插槽，如鍵盤插槽、滑鼠插槽，與螢幕連結插槽。還有硬碟、USB 2.0、乙太網路、序列埠，與其他標準 PC 週邊插槽。該款控制器執行標準 Windows 2000/XP OS，亦可使用LabVIEW Real-Time。

嵌入式控制器適用於可攜式系統，並包含整合式的應用。機箱並具有高度可攜性。進一步資訊請參閱 PXI 控制器。

 

PXI 週邊模組
NI 提供超過 100 種的 PXI 模組；由於 PXI 為開放式的工業標準，因此 PXI 系統聯盟超過 65 家的廠商共有超過 1,000 種模組可供使用。

可至ni.com/pxi/zht 取得由NI 與 PXI 產品合作夥伴所提供的模組分類列表。

 

由於PXI 可相容於 CompactPCI，因此可於 PXI 系統中使用任何 3U CompactPCI 模組。此外，CardBus/PCMCIA 與 PMC (PCI Mezzanine Card) 卡均可透過接線盒模組，以安裝於 PXI 系統中。舉例來說，NI PXI-8221 電腦介面卡接線盒即可將 CardBus 與 PCMCIA 介面卡連接至PXI系統。

PXI 亦注重使用者在獨立儀器或 VXI 系統的既有投資。PXI 具有標準硬體與軟體，可溝通這些系統。舉例來說，若要溝通 PXI 系統與 GPIB 儀器，則可使用 PXI-GPIB 模組或 PCI-GPIB；且均使用相同的軟體。此外還有多種方法可連接 PXI 與 VXI。進一步資訊可參閱網路研討會：整合 PXI 與 VXI 系統。

 

軟體技術

由於PXI 硬體採用標準的 PC 技術 (如 PCI 匯流排) 與標準的 CPU/週邊，因此使用者亦將熟悉標準的 Windows 軟體技術。開發並操作 Windows 的 PXI 系統方法，與使用標準 Windows PC 沒有兩樣。此外，由於 PXI 主機板使用業界標準的 PCI 匯流排，因此在大部份的情況下，撰寫軟體並溝通 PXI 設備，即與溝通 PCI 設備相同。舉例來說，NI PXI-6251 多功能資料擷取卡的溝通軟體，則相同於 PC 中的 NI PCI-6251 介面卡通訊軟體。因此，若要於 PC 與 PXI 系統之間轉換時，不需重新撰寫現有的應用軟體、範例程式，與程式設計技術，即可完整轉換。

圖 6. 不同的外觀封裝；相同的軟體標準。PXI 模組(下方) 的軟體溝通方式等同於 PCI 介面卡 (上方)。

除了 Windows 系統之外，亦可使用即時軟體技術，以進行精確的的迴圈速率與無人控制操作（沒有鍵盤、滑鼠，或螢幕）的應用。關於使用LabVIEW Real-Time 搭配 PXI 系統的進一步資訊，請至 www.ni.com/realtime/zht。

 

系統設定

至ni.com/pxiadvisor於線上使用 PXI Advisor 以設定 PXI 系統
若要設定新的 PXI 系統，則可透過線上的PXI Advisor 或 PXI/SCXI Advisor。這些功能將詢問某些相關問題，協助建立新的 PXI 系統，包含系統控制器、軟體、模組、附件，與 PXI 或 PXI/SCXI 混合機箱。使用者僅需回答簡單的問題，並選擇最適合自己需求的產品，即可建立所需的系統，且可列印或輸出所設定的 PXI 系統圖片，以進行提案或設計檢討。此外，系統亦將針對技術問題提供建議，如可取代現有功能的插槽模組、連接線、接頭附件，與整合的軟體套裝。系統亦將進行邏輯設定以避免不相容的組態。舉例來說，若選擇 LabVIEW Real-Time PXI 控制器，系統將自動限制 PXI 測量模組選項於 LabVIEW Real-Time 的相容產品。

當客戶滿意系統設定後，可將該設定寄給NI 業務代表進行下單，亦可透過線上商店自動訂購。由於 NI 廠房安裝服務 (FIS) 屬於訂購內容的一部份，因此客戶將收到與線上設定完全相同的 PXI 系統。NI 將安裝客戶所選擇的 PXI 模組於機箱中，並於嵌入式控制器中安裝所有的記憶體、NI 應用軟體，與必要的驅動程式軟體。

 

結論

PXI 模組化儀控針對量測與自動化的使用者，定義了 1 種堅固的運算平台，並已成為主流 PC 工業技術的優勢。透過標準的 PCI 匯流排，PXI 模組化儀控系統可整合多種軟體與硬體元件的優點。諸多使用者早已熟悉 PXI 系統所執行的軟體與作業系統；因為這些軟體均已應用在一般的桌上電腦中。PXI 並整合堅固的工業規格、大量 I/O 插槽，與先進的時脈/觸發功能，以滿足使用者的需求。

 

相關網路資源:

•  NI PXI 中文首頁 : ni.com/pxi/zht
•  PXI 產品手冊