LXI 联盟为成功测试制定新标准(图)

　　LXI 融合了测试和测量行业近几年来的多项成果：第一是明确了从以T&M 为中心的专有技术转向计算机行业技术，在测试应用中越来越多地采用Ethernet、PC 和 PC 标准软件。Ethernet 在测试和测量用户中变得日益流行，因为它成本低、适应性好、有高带宽的 LAN接口，以及越来越强大的发现和网络管理能力；第二是IEEE 1588 的发布，它把确定性的定时同步引入 LAN，电信和工业自动化行业已普遍接纳这一标准，IEEE 1588 的纳秒级定时能力也能很好适应 T&M 应用的要求；第三是用户已认可网络接口的价值，目前，网络接口已非常流行，用户可以使用该接口访问仪器和应用信息，并与世界各地的同事共享仪器屏幕。

　　在LXI发布前，创建者会见了许多系统集成者和使用者，听取他们对当前所提供产品的褒贬意见，结果并不令人惊讶。系统集成者和测试用户明确表示他们正在寻求更简单的系统集成方法和更低的总体成本。他们喜欢卡箱式仪器的尺寸、方便和整洁，但也需要台式仪器的多样性和高性能。人们购买 PXI 的主要理由是体积小巧和便于集成；更换插卡非常简单，只需拔出旧卡插入新卡，并且没有电缆和复杂的连接。这些用户还希望有多种高速触发。大多数卡箱式仪器用户不喜欢体积较大且价格昂贵的机箱，他们也不喜欢落后和价格贵的零槽控制器，最后，他们还发现卡箱式仪器的查错能力非常有限。

　　系统集成者认为台式仪器易于使用，性能高、价格低、有非常好的适应性。台式仪器的特点包括对用户友好的界面，通过在系统内的分布式处理把传送大数据流的需要减到最少。但系统集成者也指出台式仪器体积大，有过多超出需要的功能，仪器间需要杂乱的电缆连接。

　　测试系统开发者则需要更为简单的集成方法。他们的理想是拥有开放的系统，可使用基于产品的软件连接到像 Excel 和浏览器这类流行的应用软件和报告工具，因此易于设置和查错。他们希望在不知道硬件的制造商的情况下，混用不同厂商的仪器，他们还希望采用低价的PC行业IO，而不是昂贵的T&M 接口，如 GPIB 和 MXI。

　　基于LAN的仪器和模块已经上市。所有用户都表示欢迎，许多人更表示盼望已久，整个反应是非常积极的。

　　LXI 联盟的创建者也考虑了许多计算机行业的 IO，特别是 LAN，提供开放的接口，凝聚着数千位工程师在 Ethernet 技术上的创新。并且每天在 Ethernet上工作的工程师数量远远超过了整个T&M 行业的工程师。Ethernet可以说是到处存在，与 T&M 中的MXI 和 GPIB 相比，物理连接的费用要低得多。Ethernet允许使用多种通信媒介 —— 同轴电缆、Cat-5、光纤和无线 —— 它快速并独立于操作系统，并且是对称的 —— 没有 USB 中的主从工作模式。T&M 行业的最大需要是稳定性。Ethernet 有与GPIB 同样长的历史，但速度已从最初使用的年代提高了三个数量级，并且没有减缓的迹象。Ethernet于 1985年被接纳为IEEE 802.3，实践表明它在过去 20 余年是稳定的，并且还会延续多年。Ethernet 为T&M 工程师提供所需要的稳定性；相比其他卡箱式系统，Ethernet还具有价廉、性能稳定、普遍存在、易于使用的优点。

图1 测量总线发展历程

　　LXI 基本上是用 LAN代替 GPIB 和 MXI。只需用CAT-5 替代 GPIB 和 MXI 电缆，就能实现更低的价格和更高的方便性，并能充分利用 LAN 的种种利益。在过去 20 年中，Ethernet 所扩展的能力已远超T&M 接口，如 GPIB 和 MXI。Ethernet 从连接 PC 和打印机的点对点技术发展到使用DHCP 寻址的强大对等技术，网络管理能力和各种诊断全都免费提供。LXI 联盟为 T&M 行业详尽论述了所有Ethernet 工程师取得的成果，而不是建立新的 IO。LXI 联盟标准实质上是 LAN在测试和测量中实现的最好实践。

　　LXI 标准将保证所有符合LXI 的设备能在同一网络中平等共存，并独立于厂商。LXI 规则和建议要求所有 LXI 设备支持 IEEE 802.3 和 TCP/IP，提供易于使用的一致性用户体验。例如由于大多数网络中有 DHCP 服务器，因此 LXI 不需要繁琐和容易出错的手动IP 地址分配（当然，如果用户需要或要求，也支持静态 IP 寻址）。同样，通过定义对等消息、触发和脚本能力，LXI 为系统集成者和测试开发者提供新的体系结构选择，因此可以不需要传统控制器，以及无效的仪器—控制器流量。与许多基于控制器的系统相比，LXI 的脚本处理仪器运行要快得多，程序也简单得多。

　　用户还告诉联盟成员，他们对卡箱式仪器的昂贵和适应性差感到失望，他们找不到需要的特性和性能，特别是高性能的射频仪器。为在降低售价的同时提高仪器的适应性和性能，LXI 联盟把不必要的机械装置减到最少，允许厂商利用在某种结构形式上的研发投资转到另一种结构形式。测试和测量行业每年在研发上的投资达到数亿美元 —— LXI 迈出的这一步将使投资能以这种方法转到模块化的系统部件上。卡箱式系统在结构上始终受到严格的约束，从而迫使厂商专门研制各种插卡，而不能借用同类较大台式仪器的电路板、组件和技术，LXI 免除了这一限制。

　　每一 LXI 设备必须支持提供主机操作和控制网页的 HTTP 服务器，它可在任何符合 WC-3 的浏览器上工作。因为模块化仪器没有前面板或显示，所以一个严格定义的网络接口对于系统就绪的 LXI 设备是非常重要的。由于除提供强大的用户接口外还允许扩展的诊断和应用信息，因此联盟成员报告网络接口在客户和系统集成者中非常流行。有了网络接口，资产管理就因网络能查询仪器或模块的固件版本和校准日期而得到简化。最后一点是网络接口使工程师能与其他地点的同事协同工作。

　　LXI 设备的一个特点是有一致性的 API，这对于需要集成来自多厂商设备的系统开发工程师是很有帮助的。从单一“语法”编写整个测试程序将大大简化大多数测试系统的编程工作量。LXI 程序接口支持 IVI 基金会的工作，该基金会保证遵从健全的编程实践，并把资源限制减到最少。绝大多数系统开发者对IVI 接口是非常熟悉的。当然，公司也可按特定的市场需要，自行决定是否包括任何其他驱动程序或 API。

　　需要提出一个有关 IVI 的问题— 为什么不引入over-the-wire协议，简单的C 脚本或 WebServices？由于简单的脚本驱动程序有某些要求，IVI 为保证兼容性，需要确保驱动程序不与资源竞争，也没有彼此干扰。

　　ebServices 是有吸引力的，并且相信在适当时候会转向它。而当前，我们认为包括需求在内，它还不够成熟和稳定。

　　LXI 规范的一项重要特点是公共触发定义。一个 LXI 设备能在 LAN上向一个或多个其他 LXI 设备发送触发，它提供的同步能力类似触发，但没有导线。LXI 规范定义统一的触发模型，通过允许动作由若干不同触发事件之一初始化而增加 LAN 触发的可用性，同时也减少了集成的工作量。当然，在把这一统一触发模型与上面讲述的嵌入脚本能力和对等能力结合时，功能则变得更为强大。对于需要传统触发线低抖动特性的应用，LXI 定义了一个公共硬件触发总线触发，以简化系统集成者的任务。触发总线是一个 25 针 100MHz 的差分 LVDS 接口。它有可独立分配的 8个通道能构成星形或菊花链配置。触发总线规定了基本要求，根据特定应用或市场要求，模块上可以有各种其他连接器。

　　最后， LXI 规范最重要的特性之一是 IEEE 1588 同步。IEEE 1588 允许 LAN 上的不同装置自动和透明地把它们的系统时钟与高精度时钟同步；100ns 精度是很普通的，在实验室还可达到 10ns 以上的精度。使用IEEE 1588同步不需要任何使用者的干预。在把 IEEE 1588 定义为同步时钟标准时，它并未说明如何使用已被同步的时钟。LXI 标准利用它基于 LAN 和基于时间的触发特性解决了这一问题，它规定如何把同步定时施加到实际测试和测量应用。通过 LXI，IEEE 1588 提供作为回传并已被 LAN丢失的确定性定时。它也允许测试系统中的不同装置自主地运行复杂的事件序列，而不需要系统控制器的干预。在实用中还允许为简化同步问题给数据贴附时戳，高通道数和分布式系统特别需要这一能力。它还允许在 LAN 端口通过软件的确定性触发，以简化线缆和仪器的升级。

　　LXI 定义了三种基本设备类型，它们的差别主要是触发能力。最初设想的LXI是模块化规范，使用 1/2机架宽度和1U 或 2U 高度。通过与系统集成者的讨论，很快变成了远远超过这些模块的一致性的、基于 LAN 的仪器规范。例如全尺寸台式仪器可从 LXI 规范中一致性的 LAN、网络和触发定义获益。同样，许多数据采集和传感器应用要求装置远小于任何台式仪器，可利用以太网供电（POE），以及简化至单一 Ethernet 连接的电缆。为适应系统集成者描述的各种真实世界使用模型，LXI 规范规定了三种基本装置类型：A、B、C类。

　　C类是基本类，是一致性的 LAN 实现，它允许把 LAN接到仪器和模块上，保证它与其他厂商 LXI 产品有良好的兼容性。C类定义了对所有LXI设备都使用的网络接口UI和IVI API。达到这一基准的产品要粘贴 LXI标识。B类包括C类的全部能力，另外再加上 IEEE 1588定时标准。A类除包括B类和C类的全部能力外，还具有硬件触发总线。当然，任何装置都可把更多能力增加到它的基本类型上。

　　展望测试系统的未来发展，Ethernet 将成为一个主角，因此 LXI 也将成为一个主角。行业的实际情况是系统会延续多年，集成者和系统开发者会看到被称为“混合系统”的存在。台式仪器、VXI、LXI、PXI 将共存于系统，它们通常仅是 LAN 上的一个节点。LXI 规范定义了可升级的特性和性能，允许客户在开发和设计验证阶段使用全功能的台式仪器，而在空间受限的制造环境和应用中使用模块化仪器，设计阶段所开发的软件能在整个流程中移植。

　　基于LAN的系统更容易配置和查错，它使用较简单的电缆，采用与对打印机和其他外设相同方式的自动发现和寻址。LXI也利用了Ethernet众多的诊断网管工具，为T&M用户提供前所未有的能力。要了解更详细的情况，请访问LXI网址：www.lxistandard.org。