pxie-8108总线扩展模块应用领域

这PXIe国家仪器公司-8861是基于微处理器的嵌入式控制器专为PXI快递系统设计。该型号配备英特尔至强4核处理器。对于灵活和的连接倪PXIe-8861配有两个USB 3.0端口、两个千兆以太网端口(兼容10/100/1000ba se-TX)、四个USB 2.0端口、两个Thunderbolt 3端口、一个串行端口和其他类型的外设I/O。

该设备中配备的处理器PXI控制器是一个四核2.8 GHz处理器。该型号是各种应用的理想选择，包括数据采集和RF模块化仪器仪表。这PXIe国家仪器公司-8861是一个高带宽系统控制器，可以很容易地与任何兼容的PXI高速机箱，如镍PXIe-1085相结合。

这PXI控制器附带用户可访问的RAM，使用户能够升级工厂安装的RAM容量。此外，用户还可以通过USB CD-ROM或DVD-ROM替换预装的操作系统。除了提供高处理能力之外，这控制器提供高I/O吞吐量，以及高达24 GB的RAM和一套全面的外设I/O端口。

的前面板PXIe国家仪器公司-8861包含一个显示端口v1.2。这种PXI嵌入式控制器使其成为基于PXI的控制、测量和测试系统的理想解决方案。本中提供的集成差分系统100 MHz参考时钟控制器提供多个模块的无缝同步。此外，还提供三个差分星形触发总线，用于分配的触发和时钟信号。因此，测井和仪器仪表系统苛刻的同步和时序要求因的集成特性而得以缩减倪PXIe-8861。

一个PXI系统由几项组件所组成，包含了一个机箱、一个PXI背板（backplane）、系统控制器（System controller module）以及数个外设模块（Peripheral modules）。在此以一个高度为3U的八槽PXI系统为例。系统控制器，也就是CPU模块，位于机箱的左边槽，其左方预留了三个扩充槽位给系统控制器使用，以便插入因功能复杂而体积较大的系统卡。由第二槽开始至第八槽称为外设槽，可以让用户依照本身的需求而插上不同的仪器模块。其中第二槽又可称为星形触发控制器槽（Star Trigger Controller Slot），其特殊的功能将于后面的文章中说明。

PXI规格定义了一个低歪斜(low skew)的10MHz参考时钟。此参考时钟位于背板上，并且分布至每一个外设槽（peripheral slot），其特色是由时钟源（Clock source）开始至每一槽的布线长度都是等长的，因此每一外设槽所接受的clock都是同一相位的，这对多个仪器模块的同步来说是一个很方便的时钟来源 [1] 。
局部总线（Local Bus）
在每一个外设槽上，PXI定义了局部总线以及连接其相邻的左方及右方外设槽，左方或右方局部总线各有13条，这个总线除了可以传送数字信号外，也允许传送模拟信号。比如说3号外设槽上有左方局部总线，可以与2号外设槽上的右方局部总线连接，而3号外设槽上的右方局部总线，则与4号外设槽上的左方总线连接。而外设槽3号上的左方局部总线与右方局部总线在背板上是不互相连接的，除非插在3号外设槽的仪器模块将这两方信号连接起来。
星形触发（Star Trigger）
前面说到外设槽2号的左方局部总线在PXI的定义下，实被作为另一种特殊的信号，叫做星形触发。这13条星形触发线被依序分别连接到另外的13个外设槽（如果背板支持到另外13个外设槽的话），且彼此的走线长度都是等长的。也就是说，若在2号外设槽上同一时间在这13条星形触发在线送出触发信号，那么其它仪器模块都会在同一时间收到触发信号（因为每一条触发信号的延迟时间都相同）。也因为这一项特殊的触发功能只有在外设槽2号上才有，因此定义了外设槽2号叫做星形触发控制器槽（Star Trigger Controller Slot）。
触发总线（Trigger Bus）
触发总线共有8条线，在背板上从系统槽(Slot 1)连接到其余的外设槽，为所有插在PXI背板上的仪器模块提供了一个共享的沟通管道。这个8-bit宽度的总线可以让多个仪器模块之间传送时钟信号、触发信号以及特订的传送协议。

使用PXI Express不能快速的系统运行速度，系统速度常见的瓶颈问题与背板速度无关，但是在接收或者传输大量数据的模块上可以看到速度优势。 
PXI Express的机械接口和电气接口，不同于PXI。为了充分利用快速PCI Express通道，机箱通常既包含PXI插槽和又包含PXI Express插槽（混合机箱）。因此，机箱可以详细描述多种类型的插槽。通常，插槽被定义如下： 
控制插槽，只适用于PXIe和混合机箱设定的控制器。 
PXI Express插槽，只适用于PXI Express模块，其中只用相对较少的类型可用。 
混合插槽，适用于EXTHER PXI Express或者PXI模块，两组连接器，但是第二个PXI连接器缩短以满足PXIe连接器。 
扩展插槽，仅适用于PXI模块。 
触发插槽，只能由被设计为填充该插槽的模块使用，因此不适用于“正常的”外设模块。由于这个原因，一些机箱不设置定时插槽。 
PXI Express机箱在每个通道内支持的PCIe通道数也不同。这对于用户来说是透明的，但是对于高速应用，在确保一些PXIe插槽具有大量PCIe通道时，具有相当大的优点，因为这是适用于PCIe机箱的主要原因。 
还有其他电气差异，特别是电源功率不同。PXI Express不支持5V和-12V电源功率。5V电源是一个特别的问题，因为常用的继电器具有5V线圈—并且是存储在分配的通道内的部件中，因此容易用于服务支持。 
大多数外设模块是PXI，而不是PXI Express

PCIe第1版规定每通道的基准速率为2.5Gb/s(解码后2.0Gb/s)，随后的升级规范进一步提高了数据传输速率并且增加了通道的数量从而可以提供更高的数据带宽。同时提供了对用户透明的降速机制以应对高速设备与下游低速设备(因规范版本或通道数量不同)相连接的情况。

数据连接速率依赖于机箱、机箱插槽以及模块，通常数据传输速率越高相应的实现成本也越高。除了这些，用户实际上并不需了解PCIe接口上数据管理的过程。

系统为树状结构，一个单一的PCIe连接在此结构下扩展为多个连接，并可以进一步扩展更多下级连接。处于主干的分支(源于根复合体，Root Complex)的连接需要较大的带宽以支持更多下游设备的数据流。

与PCI类似，所有信号流均需出入于根复合体，实际速率同时取决于PCIe接口和控制器处理所有数据和驱动程序的能力。在PXI规范中添加了PCIe而称为PXIe。与PXI和PCI的关系相同，PXIe规范中也包含了测试测量领域所需要的各种扩展特性。

机箱推荐
在PXI和PXIe机箱之间存在互相兼容问题，意味着需要用户对系统进行合理规划以充分利用所有可用的槽位，Pickering公司推荐使用PXI，除非采用PXIe能够带来明显的性能提高。在这种情况下我们强烈建议采用完全的混合机箱，后续章节会有进一步描述。

PXI Multicomputing(PXImc)
PCIe初的设计是基于系统中只存在单一控制器，所有的通讯都在模块与控制器间进行。这种结构是源于控制器需要通过PCIe接口对存储器进行读写，而此接口是在根复合体与终端设备之间同步操作。根复合体是系统的主控，一个系统中不能存在两个根复合体。因此为了在两个PCIe系统之间共享信息，需要采用另外的方式。

现实中确实需要在系统中采用分布式的运算处理，例如基于GPIB/LXI的设备很多都具有自己的控制器来处理测量数据和反馈测试结果。分布式处理可以降低对高速控制器的依赖，而且与单一的中央控制器完成所有任务相比，整合多个运算资源处理多项测试任务可以显著提高系统的整体速度。