PXI架构介绍

电气架构规定了必须遵守PCI、PCI Express、CompactPCI和CompactPCI Express规格和功率要求。还增加了特定的定时和同步功能，使PXI成为适用于高性能测试和测量的独特平台。

PXI机箱的核心电气特性是通信总线。随着PCI演变成PCI Express，该规范也在不断发展，通过将PCI Express集成到PXI机箱背板中，确保PXI能够满足更多的应用需求。

就传统仪器而言，PXI支持PCI通信，这是一种通常用于并行传输和接收数据的32位总线。PCI仪器的最大带宽或吞吐量是132 MB/s。由于应用需要更高的带宽，将PCI Express定义为通过称为“lane”的​一对​发送－接收​连接​线路​来​串​行​传输​数据，这使得​每​个​方向​的​数据​​传输​速率​可达250 MB/s。这种串行连接称为PCI Express Gen1 x1“链​路”（乘​1）。多条lane组合在一起可形成x2、x4、x8、x16和x32链路以增加带宽。这些链路为控制器和仪器所在的插槽之间提供了连接。例如，x16插槽能以4 GB/s (250 MB/s*16)的速度传输和接收信息。为了确保与旧PXI仪器和新PXI Express仪器兼容，PXI机箱内同时集成了PCI和PCI Express通信总线。随着PCI Express规范继续更新，PXI将持续把新的功能纳入PXI机箱，同时保持向后兼容性。

图7.此NI PXIe-1085机箱范例根据插槽支持的模块类型，突出了路由到每个插槽的PCI和PCI Express线路。

随着机箱通信总线不断发展并融入全新的PC技术，PXI外围模块已经从PXI发展到PXI Express，以利用PCI Express通信总线功能。为了确保PXI和PXI Express模块之间的兼容性，PXI规范中增加了混合插槽相关要求。该插槽让用户能够在PXI机箱中插入PXI或PXI Express外围模块。PXI机箱可包括以下插槽：

图8.PXI机箱内的插槽类型

综​上​所述，该规范定义了PXI机箱背板可提供的技术。

图9.PXI​机​箱​集成​了​最新​的​通信​总​线，​这些​总​线路​由​至​不同​的​插​槽​选项，​以​满足​外围​模​块​的​需求。

除了通信总线之外，电气规范还定义了定时和同步功能。​其中​包含​PXI 10 MHz​系统​时钟​的​定义，该系统时钟​分配​至​系统​所有​的外围​模​块。该通用参考时钟可用于同步测量或控制系统中的多个模块。除时钟功能外，​PXI​还​具有​触发​功能，​如​多​支​触发​总​线​和​具有​长度​匹配​的​线路​星型触发​网络。8条PXI触发器线路构成了灵活多变、用途广泛的PXI触发总线。例如，触发器可用于同步多个PXI外围模块的操作。

图10.NI PXIe-1085机箱PXI触发总线连接图显示了触发传输至PXI外围模块的方式。

对于性能要求更高的应用，该​规范​通过​规定​PXI​星型触发​网络​，为​PXI​系统​提供​了​更​高性能​的​同步​功能集。星型触发网络在系统定时插槽（插​槽​序​号​旁边​有​标​注，​PXI​和​PXI Express​分别​以​菱形​和​正方形​表示）和其他外设插槽之间实现了一条专用触发线。定时同步模块（星型触发控制器）安装在该插槽中，为其他外围模块提供精确的时钟和触发信号。该模块还具有板载(TCXO，OCXO)、派生(DDS)或外部（铷源）时钟，可覆盖PXI机箱的板载VCXO精度，以定义机箱的高频系统参考时钟、10 MHz和100 MHz时钟。

图11.NI PXIe-1085机箱使用这种星型连接图，以确保每个插槽之间传输延迟的匹配度。

从​下​图​可以​看出PXI触发总线和PXI星形触发网络如何路由至每个插槽。为了确保所有功能间的兼容性，PXI引入SYNC 100来同步机箱内的10 MHz和100 MHz时钟。

图12.选择最合适的配置以确保定时和同步功能可满足您的应用需求。