LXI 聯盟為成功測試制定新標準(圖)

　　LXI 融合了測試和測量行業近幾年來的多項成果：第一是明確了從以T&M 為中心的專有技術轉向計算機行業技術，在測試應用中越來越多地采用Ethernet、PC 和 PC 標準軟件。Ethernet 在測試和測量用戶中變得日益流行，因為它成本低、適應性好、有高帶寬的 LAN接口，以及越來越強大的發現和網絡管理能力；第二是IEEE 1588 的發布，它把確定性的定時同步引入 LAN，電信和工業自動化行業已普遍接納這一標準，IEEE 1588 的納秒級定時能力也能很好適應 T&M 應用的要求；第三是用戶已認可網絡接口的價值，目前，網絡接口已非常流行，用戶可以使用該接口訪問儀器和應用信息，并與世界各地的同事共享儀器屏幕。

　　在LXI發布前，創建者會見了許多系統集成者和使用者，聽取他們對當前所提供產品的褒貶意見，結果并不令人驚訝。系統集成者和測試用戶明確表示他們正在尋求更簡單的系統集成方法和更低的總體成本。他們喜歡卡箱式儀器的尺寸、方便和整潔，但也需要臺式儀器的多樣性和高性能。人們購買 PXI 的主要理由是體積小巧和便于集成；更換插卡非常簡單，只需拔出舊卡插入新卡，并且沒有電纜和復雜的連接。這些用戶還希望有多種高速觸發。大多數卡箱式儀器用戶不喜歡體積較大且價格昂貴的機箱，他們也不喜歡落后和價格貴的零槽控制器，最后，他們還發現卡箱式儀器的查錯能力非常有限。

　　系統集成者認為臺式儀器易于使用，性能高、價格低、有非常好的適應性。臺式儀器的特點包括對用戶友好的界面，通過在系統內的分布式處理把傳送大數據流的需要減到最少。但系統集成者也指出臺式儀器體積大，有過多超出需要的功能，儀器間需要雜亂的電纜連接。

　　測試系統開發者則需要更為簡單的集成方法。他們的理想是擁有開放的系統，可使用基于產品的軟件連接到像 Excel 和瀏覽器這類流行的應用軟件和報告工具，因此易于設置和查錯。他們希望在不知道硬件的制造商的情況下，混用不同廠商的儀器，他們還希望采用低價的PC行業IO，而不是昂貴的T&M 接口，如 GPIB 和 MXI。

　　基于LAN的儀器和模塊已經上市。所有用戶都表示歡迎，許多人更表示盼望已久，整個反應是非常積極的。

　　LXI 聯盟的創建者也考慮了許多計算機行業的 IO，特別是 LAN，提供開放的接口，凝聚著數千位工程師在 Ethernet 技術上的創新。并且每天在 Ethernet上工作的工程師數量遠遠超過了整個T&M 行業的工程師。Ethernet可以說是到處存在，與 T&M 中的MXI 和 GPIB 相比，物理連接的費用要低得多。Ethernet允許使用多種通信媒介 —— 同軸電纜、Cat-5、光纖和無線 —— 它快速并獨立于操作系統，并且是對稱的 —— 沒有 USB 中的主從工作模式。T&M 行業的最大需要是穩定性。Ethernet 有與GPIB 同樣長的歷史，但速度已從最初使用的年代提高了三個數量級，并且沒有減緩的跡象。Ethernet于 1985年被接納為IEEE 802.3，實踐表明它在過去 20 余年是穩定的，并且還會延續多年。Ethernet 為T&M 工程師提供所需要的穩定性；相比其他卡箱式系統，Ethernet還具有價廉、性能穩定、普遍存在、易于使用的優點。

圖1 測量總線發展歷程

　　LXI 基本上是用 LAN代替 GPIB 和 MXI。只需用CAT-5 替代 GPIB 和 MXI 電纜，就能實現更低的價格和更高的方便性，并能充分利用 LAN 的種種利益。在過去 20 年中，Ethernet 所擴展的能力已遠超T&M 接口，如 GPIB 和 MXI。Ethernet 從連接 PC 和打印機的點對點技術發展到使用DHCP 尋址的強大對等技術，網絡管理能力和各種診斷全都免費提供。LXI 聯盟為 T&M 行業詳盡論述了所有Ethernet 工程師取得的成果，而不是建立新的 IO。LXI 聯盟標準實質上是 LAN在測試和測量中實現的最好實踐。

　　LXI 標準將保證所有符合LXI 的設備能在同一網絡中平等共存，并獨立于廠商。LXI 規則和建議要求所有 LXI 設備支持 IEEE 802.3 和 TCP/IP，提供易于使用的一致性用戶體驗。例如由于大多數網絡中有 DHCP 服務器，因此 LXI 不需要繁瑣和容易出錯的手動IP 地址分配（當然，如果用戶需要或要求，也支持靜態 IP 尋址）。同樣，通過定義對等消息、觸發和腳本能力，LXI 為系統集成者和測試開發者提供新的體系結構選擇，因此可以不需要傳統控制器，以及無效的儀器—控制器流量。與許多基于控制器的系統相比，LXI 的腳本處理儀器運行要快得多，程序也簡單得多。

　　用戶還告訴聯盟成員，他們對卡箱式儀器的昂貴和適應性差感到失望，他們找不到需要的特性和性能，特別是高性能的射頻儀器。為在降低售價的同時提高儀器的適應性和性能，LXI 聯盟把不必要的機械裝置減到最少，允許廠商利用在某種結構形式上的研發投資轉到另一種結構形式。測試和測量行業每年在研發上的投資達到數億美元 —— LXI 邁出的這一步將使投資能以這種方法轉到模塊化的系統部件上。卡箱式系統在結構上始終受到嚴格的約束，從而迫使廠商專門研制各種插卡，而不能借用同類較大臺式儀器的電路板、組件和技術，LXI 免除了這一限制。

　　每一 LXI 設備必須支持提供主機操作和控制網頁的 HTTP 服務器，它可在任何符合 WC-3 的瀏覽器上工作。因為模塊化儀器沒有前面板或顯示，所以一個嚴格定義的網絡接口對于系統就緒的 LXI 設備是非常重要的。由于除提供強大的用戶接口外還允許擴展的診斷和應用信息，因此聯盟成員報告網絡接口在客戶和系統集成者中非常流行。有了網絡接口，資產管理就因網絡能查詢儀器或模塊的固件版本和校準日期而得到簡化。最后一點是網絡接口使工程師能與其他地點的同事協同工作。

　　LXI 設備的一個特點是有一致性的 API，這對于需要集成來自多廠商設備的系統開發工程師是很有幫助的。從單一“語法”編寫整個測試程序將大大簡化大多數測試系統的編程工作量。LXI 程序接口支持 IVI 基金會的工作，該基金會保證遵從健全的編程實踐，并把資源限制減到最少。絕大多數系統開發者對IVI 接口是非常熟悉的。當然，公司也可按特定的市場需要，自行決定是否包括任何其他驅動程序或 API。

　　需要提出一個有關 IVI 的問題— 為什么不引入over-the-wire協議，簡單的C 腳本或 WebServices？由于簡單的腳本驅動程序有某些要求，IVI 為保證兼容性，需要確保驅動程序不與資源競爭，也沒有彼此干擾。

　　ebServices 是有吸引力的，并且相信在適當時候會轉向它。而當前，我們認為包括需求在內，它還不夠成熟和穩定。

　　LXI 規范的一項重要特點是公共觸發定義。一個 LXI 設備能在 LAN上向一個或多個其他 LXI 設備發送觸發，它提供的同步能力類似觸發，但沒有導線。LXI 規范定義統一的觸發模型，通過允許動作由若干不同觸發事件之一初始化而增加 LAN 觸發的可用性，同時也減少了集成的工作量。當然，在把這一統一觸發模型與上面講述的嵌入腳本能力和對等能力結合時，功能則變得更為強大。對于需要傳統觸發線低抖動特性的應用，LXI 定義了一個公共硬件觸發總線觸發，以簡化系統集成者的任務。觸發總線是一個 25 針 100MHz 的差分 LVDS 接口。它有可獨立分配的 8個通道能構成星形或菊花鏈配置。觸發總線規定了基本要求，根據特定應用或市場要求，模塊上可以有各種其他連接器。

　　最后， LXI 規范最重要的特性之一是 IEEE 1588 同步。IEEE 1588 允許 LAN 上的不同裝置自動和透明地把它們的系統時鐘與高精度時鐘同步；100ns 精度是很普通的，在實驗室還可達到 10ns 以上的精度。使用IEEE 1588同步不需要任何使用者的干預。在把 IEEE 1588 定義為同步時鐘標準時，它并未說明如何使用已被同步的時鐘。LXI 標準利用它基于 LAN 和基于時間的觸發特性解決了這一問題，它規定如何把同步定時施加到實際測試和測量應用。通過 LXI，IEEE 1588 提供作為回傳并已被 LAN丟失的確定性定時。它也允許測試系統中的不同裝置自主地運行復雜的事件序列，而不需要系統控制器的干預。在實用中還允許為簡化同步問題給數據貼附時戳，高通道數和分布式系統特別需要這一能力。它還允許在 LAN 端口通過軟件的確定性觸發，以簡化線纜和儀器的升級。

　　LXI 定義了三種基本設備類型，它們的差別主要是觸發能力。最初設想的LXI是模塊化規范，使用 1/2機架寬度和1U 或 2U 高度。通過與系統集成者的討論，很快變成了遠遠超過這些模塊的一致性的、基于 LAN 的儀器規范。例如全尺寸臺式儀器可從 LXI 規范中一致性的 LAN、網絡和觸發定義獲益。同樣，許多數據采集和傳感器應用要求裝置遠小于任何臺式儀器，可利用以太網供電（POE），以及簡化至單一 Ethernet 連接的電纜。為適應系統集成者描述的各種真實世界使用模型，LXI 規范規定了三種基本裝置類型：A、B、C類。

　　C類是基本類，是一致性的 LAN 實現，它允許把 LAN接到儀器和模塊上，保證它與其他廠商 LXI 產品有良好的兼容性。C類定義了對所有LXI設備都使用的網絡接口UI和IVI API。達到這一基準的產品要粘貼 LXI標識。B類包括C類的全部能力，另外再加上 IEEE 1588定時標準。A類除包括B類和C類的全部能力外，還具有硬件觸發總線。當然，任何裝置都可把更多能力增加到它的基本類型上。

　　展望測試系統的未來發展，Ethernet 將成為一個主角，因此 LXI 也將成為一個主角。行業的實際情況是系統會延續多年，集成者和系統開發者會看到被稱為“混合系統”的存在。臺式儀器、VXI、LXI、PXI 將共存于系統，它們通常僅是 LAN 上的一個節點。LXI 規范定義了可升級的特性和性能，允許客戶在開發和設計驗證階段使用全功能的臺式儀器，而在空間受限的制造環境和應用中使用模塊化儀器，設計階段所開發的軟件能在整個流程中移植。

　　基于LAN的系統更容易配置和查錯，它使用較簡單的電纜，采用與對打印機和其他外設相同方式的自動發現和尋址。LXI也利用了Ethernet眾多的診斷網管工具，為T&M用戶提供前所未有的能力。要了解更詳細的情況，請訪問LXI網址：www.lxistandard.org。