基于VXI总线的多功能数据采集模块

摘要：在自动测试系统中，数据采集器处于其核心地位，近几年来，随着科技的不断发展，许多大规模的集成电路中的集成度有了飞速的进步，从而使VXI总线的C尺寸模块能够安装更多的仪器功能，同时也使多功能数据采集模块有了技术基础支持。

关键词：VXI总线 数据采集

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）06-0096-01

在自动测试系统中，数据采集器处于系统中的主要地位，这是因为能力越强的采集数据，他们组建起来就越容易，而且能使自动测试系统具有更广泛的应用。近几年来，科技的不断发展，飞速的发展集成度使集成电路大规模的扩大，使得VXI总线C尺寸模块可以安装更多的仪器功能，同时也为多功能数据采集模块奠定了技术基础。

1 VXI总线

VME总线在测量仪器领域的扩展主要是VXI总线。这是一种新型的测量仪器总线，它能够完全的开放，而且能够不受国家厂商和行业标准的限制。

VXI总线系统的优点是主要是标准化、通用化、系列化、模块化等。它能够留住其他仪器系统总线的很多特点，不仅高速、模块化、而且有很大的集成优势，能够和集测量、计算、通信等功能集成与一体。很多时候VXI系统能够在不同的系统中重复使用，可以不停地堆积。

由于其具有很高的标准化程度，并且具有良好的互换性，不同厂家的产品都可以很容易的集成在一个控制系统中。研究出VXI总线系统，对很多自动化测控技术有很重要的影响，已经成为国际所关注的焦点。

1.1 VXI总线的特征

VXI总线能够覆盖测量仪器的全部领域，主要包括32种模块总线，它的主要特征如下：

（1）与VME总线能够良好兼容，并且具备VME总线的基本特征。

（2）总线按照需求进行分类，每个分类设备能够彼此通信且配置寄存器，能实现系统的自动分配。

（3）总线能自行分配空余地址，并组成系统的结构，初步具备模块识别的能力。

（4）能够同步精确的时钟信号。

（5）能够自行诊断错误并进行检查，如有错误可以进行初始化。

（6）总线有很多高的信息存储量，可以使数据的传输速率不断地提高。

1.2 VXI总线的构成

前面板、机箱、背板和欧卡式仪器模块构成了VXI总线系统。系统中的数据信息证实通过总线向各个仪器上传输的，包括命名和地址等。VXI总线在改进VME总线的基础之上，为使模块化的设备进一步与系统同步，增加了许多适应性总线。

八种结构分类的总线，主要有VME计算机、时钟和同步、模块识别、触发、相加、本地、星形和电源等总线。

（1）VME计算机总线。数据传输总线、仲裁总线、优先中断总线和公用总线组成了VME计算机总线。

（2）时钟同步总线。在总线系统中，含有同步总线和时钟总线，其中同步总线是使多个模块在一个统一的时间达到同步效果，而时钟总线为系统提供时钟信号。

（3）模块识别总线。模式识别技术应用到在VXI总线系统中，通过特有的变换物理位置和具有插槽识别逻辑的设备。

（4）触发总线。八条TTL触发线和二条ECL触发线就构成了触发总线，系统各部分之间的通信依靠TTL触发线，任意模块可以驱动触发线，并通过触发线接受信息。模块间的定时源依靠ECL触发线，任意模块可以驱动触发线，并通过触发线接受信息。

（5）相加总线。VXI总线系统中用于模拟相加的就是相加总线，任意部分可以通过模拟电流驱动这条线，并通过接收机接受信息。

（6）本地总线。由相邻模块仪器构成了一种菊花链总线，也就是本地的总线。他们可以相互利用彼此的关联促使内部系统相关联进行内部之间的通信。

（7）星形触发总线。对于VXI总线系统，星形触发总线能够互相准确的定时模块。

（8）电源总线。对于VXI总线系统，能够为模块提供电源功率是电源总线的一项功能可，并且能够使七个不同的电压变电。

1.3 VXI总线系统配置

对于没有特定的系统构架的VXI总线，还可以依靠系统层次和拓扑。他能够灵活的、没有规定的使用CPU型号、操作系统和接口类型。他允许全世界不同的厂商，在能保证兼容性以及标准规定的基础之上，使他们可以在系统中共存，使系统功能更加强大，并且显示强大的生命力。

2 多功能数据采集模块的硬件设计

以VXI总线为基础，设计一款能实现8参数标准接口自动测试系统，能实现功能数据宽度：12位，采样速率：每个参数100KHz。

（1）VXI总线接口。VXI总线数据采集器主要是利用消息基接口和寄存器基接口。消息基接口的主要作用就是进行命令的传输，并且接受总线的命令，来进行对于控制器的硬件操作，使寄存器的接口书写起来简单方便。

对于寄存器基接口体积小、成本低这个特点，我们可以进行简单操作，一般的是VXI总线能够自动测试系统的数据和采集寄存器的接口是否连接完整，因此我们主要是选择具有多功能的寄存器和采集器来连接总线接口。

（2）模/数转换及数据存储。对于我们自行研制的具有特殊意义的测试系统，我们可以减少两路信号的传输，尽可能地选择在同一地点进行采集，并且做到信号和操作同步。我们为了储存数据采集器上的存储数据，将数据传输上位，首先要进行客观的比对，看能否满足储存器的需要。

（3）采样通道控制。几种典型的系统控制通道能够满足不同类型的需要，他们在数量上足够多，在选取的灵活性上足够完善，能够利用寄存机器的电路问题和可置换计数器电路的的一些逻辑性电路进行配合使用，主要是采样通道的设计量最多64路、最少2路，并且可以任意选择，可以任意开始采样，也可以任意的结束一天采样的通道，只要结束的采样通道比先前的大一号就可以了。在整个虚拟控制的采样通道中，可以在仪器的软面板上进行操作，并且通过接口的指令传递到部分的寄存器中，从而使计数器的数值和采样的数值能够达到通道的总数。

（4）定时采样控制。在同一系统中，试验的所需要的采样时间间隔相同，就要求自动系统中的时间间隔相同，所以我们采用时间间隔发，并且将数值设置在10us～130ms之间，通过系统操作进行任意的选择，不仅在虚拟的仪器面板上可以随意操作，还可以增加或减少的最小单位10us。

（5）采样点数控制。在软面板上进行的还可以是采样点数的设计，他们根据系统的不同，设计出来的点数也不同，主要是在1～4096点中任意选择。

（6）采样方式控制。自动测试的采样方式主要有以下几种：①软件系统中的触发采样；②硬件系统中的触发采样。而在硬件系统中，触发采样其中又包含了整周期同步的采样和整周期非同步的采样，这两种的采样既可以转速差进行又可以定时的进行。所有软面板上可以同时进行很多种采样方式，使功能数据采集起来更加方便。

参考文献

[1] S， J. Orfanidis ， Introduction to Signal Processin.北京：清华大学出版社，1999.

[2] 曹志刚，钱亚生.现代通信原理.北京：清华大学出版社，1992，117～120.

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