Khái niệm về PXI

Theo NI.COM – PXI là một nền tảng dựa trên máy tính cho các hệ thống đo lường và tự động hóa. PXI kết hợp các tính năng của bus PCI với các mô-đun. PXI là nền tảng hiệu suất cao, giá thành thấp cho các ứng dụng như kiểm tra sản xuất, quân sự và không gian, giám sát máy móc, ô tô và kiểm tra công nghiệp. Được phát triển năm 1997 và giới thiệu vào năm 1998, PXI là một tiêu chuẩn công nghiệp mở được điều hành bởi Liên minh các hệ thống PXI (PXISA) , một nhóm hơn 70 công ty được đặc quyền để đẩy mạnh chuẩn PXI, đảm bảo tính tương thích và duy trì các đặc tính của PXI.

PXI bao gồm các thành phần sau:

Khung

Như một thành phần chính của hệ thống PXI, khung cung cấp nguồn, bộ làm mát, bus truyền thông PCI và PCI Express cho các bộ điều khiển và mô-đun. Khung PXI có một cấu hình đa dạng như độ nhiễu thấp, khe đếm từ thấp đến cao,… Chúng cũng cung cấp nhiều loại khe mô-đun I/O, được tích hợp các thiết bị ngoại vi như màn hình LCD và những thiết bị ngoại vi khác.

Có ba loại khung cơ bản:

• Khung PXI Express: kết hợp các tính năng hiệu suất cao của thế hệ PXI mới nhất cho phép cả mô-đun PXI và PXI Express, băng thông của hệ thống lên đến 24 GB/s.
• Khung PXI: đa dạng về cấu hình, cho phép cả mô-đun PXI và CompactPCI cho băng thông hệ thống lên đến 132 MB/s.
• Khung và bộ điều khiển được tích hợp: phía sau khung PXI có một đầu nối MXI được tích hợp để điều khiển hệ thống từ xa.

Các đặc tính của khung

Truyền thông PCI và PCI Express

Khung PXI cung cấp các bus truyền thông PCI và PCI Express cho các mô-đun và bộ điều khiển. Bus PCI sử dụng một sự chia sẻ bus, theo lý thuyết thì băng thông tối đa là 132 MB/s được chia cho nhiều thiết bị vì thế các thiết bị khác nhau trên bus có thể giao tiếp. PCI Express cung cấp một bus dạng điểm đến điểm (point-to-point), thay thế cho các bus chia sẻ với một switch được chia sẻ. Điều này giúp cho mỗi thiết bị truy cập trực tiếp đến bus riêng của chính nó, và do đó đường dữ liệu chuyên dụng riêng của chính nó được gọi là các lane. Bạn có thể nhóm các lane lại với nhau nhằm tăng băng thông đến khe để đạt được lưu lượng lên đến 24 GB/s.

Định thời và đồng bộ hóa

PXI xây dựng trên cấu trúc CompactPCI của nó bằng cách tích hợp thêm sự định thời và đồng bộ hóa, được sử dụng để định tuyến sự đồng bộ các trigger và xung clock bên trong. Một khung PXI kết hợp một hệ thống xung clock tham chiếu chuyên dụng 10 MHz, PXI trigger bus, star trigger bus, và slot-to-slot local bus, trong khi khung PXI Express thêm một hệ thống xung clock vi sai 100 MHz, tín hiệu vi sai, và các start trigger vi sai để định địa chỉ cần thiết cho sự nâng cao sự định thời và đồng bộ hóa.

Nguồn và hệ thống làm mát

PXI yêu cầu một nguồn tối thiểu là 25W cho mỗi khe ngoại vi, trong khi PCI Express yêu cầu một nguồn tối thiểu là 30W, cho mỗi khe để tiêu tán khối lượng nhiệt như nhau. Vì thế, PXI là một nền tảng thiết bị dạng mô-đun được thiết kế cho các ứng dụng hiệu suất cao.

Bộ điều khiển

Đặc trưng phần cứng PXI là tất cả khung PXI đều bao gồm một khe cho bộ điều khiển hệ thống ở vị trí bên trái (khe 1). Các tùy chọn bộ điều khiển bao gồm các bộ điều khiển nhúng hiệu suất cao với Microsoft Windows OS hoặc OS thời gian thực (NI Labview Real-Time) cũng như các bộ điều khiển từ xa từ một desktop, máy trạm, server, hoặc laptop.

Các bộ điều khiển bao gồm:

• Bộ điều khiển nhúng: không cần có một PC bên ngoài. Bạn có một hệ thống hoàn chỉnh trong khung PXI. Các bộ điều khiển nhúng bao gồm các tính năng cơ bản được tích hợp như một CPU (đa lõi), ổ cứng, bộ nhớ, Ethernet, video, serial, USB và các thiết bị ngoại vi khác. Chúng sẵn sàng cho các hệ thống PXI hoặc PXI Express, và bạn có thể lựa chọn các OS, gồm Window hoặc Labview Real-Time.
• Bộ điều khiển từ xa: bạn có thể điều khiển các hệ thống PXI từ xa từ các desktop, laptop, hoặc nhiều máy tính. Điều khiển máy tính của PXI gồm môt board PCI/PCI Express trong máy tính của bạn và một mô-đun PXI/PXI Express trong khe 1 của hệ thống PXI, được kết nối bởi một cáp đồng hoặc cáp quang.
• Bộ điều khiển được lắp trên khung: được tối ưu hóa cho các hệ thống điều khiển PXI. Chúng có bộ xử lý đa lõi hiệu suất cao để tính toán và nhiều ổ cứng có thể di chuyển được cho khả năng lưu trữ dữ liệu cao và streaming tốc độ cao.

Mô-đun

Để phù hợp với chức năng kiểm tra của bạn hoặc ứng dụng nhúng cần thiết, bạn có thể lựa chọn hơn 450 mô-đun NI sau:

• CAN: giao diện phù hợp với các yêu cầu vật lý và điện cho các hệ thống trên ô tô dựa trên CAN
• Counter/Timers: các mô-đun này cung cấp sự đa dạng cho các phép đo định thời và đếm, bao gồm đo lường một tần số-liên quan đến số lượng, các sự kiện đếm và đo lường vị trí với encoder.
• Digital I/O: Với mức điện áp lên đến 150V, dòng điện dẫn cao, và cách ly, digital I/O công nghiệp có thể kết nối trực tiếp đến các bơm, van, động cơ, và các cảm biến/bộ dẫn động khác.
• DMM và LCR Meters được tối ưa hóa cho kiểm tra tự động, các thiết bị này đo lường chính xác điện áp, điện trở, dòng điện, điện dung, điện cảm và nhiệt độ
• Bộ số hóa/ Oscilloscope: các thiết bị này có tính linh hoạt cao cho các ứng dụng trên miền thời gian và tần số. Bạn có thể sử dụng chúng như máy phân tích phổ, máy ghi tốc độ cao, bộ thu siêu âm, và vô số các thiết bị khác.
• Máy phân tích tín hiệu động (DSAs): DSAs được thiết kế cụ thể cho các ứng dụng đo lường audio, nhiễu, và rung động.
• FlexRay: giao diện FlexRay thích hợp với các yêu cầu vật lý và điện cho các hệ thống trên ô tô dựa trên FlexRay, bao gồm hỗ trợ cho các ứng dụng khởi động nguội (cold-start) và thông thường.
• Frame Grabbers: thu thập các hình ảnh từ Camera Link, GigE Vision, IEEE 1394, và các thiết bị tương tự và số song song.
• GPIB: kết nối đến các thiết bị (khung và ngăn xếp) rack-and-stack sử dụng chuẩn điều khiển thiết bị phổ biến nhất của công nghiệp
• Digital I/O tốc độ cao: thích hợp ứng dụng từ phân tích truyền thông số đến kiểm tra chức năng cuối (end-of-line)
• Giao tiếp mạng công nghiệp: thực hiện đo lường từ xa, điều khiển công nghiệp, và thu thập dữ liệu cho các cảm biến và bộ dẫn động, không quan tâm đến môi trường và khoảng cách.
• Hệ thống liên kết cục bộ (LIN): các giao diện này cho giá thành thấp, chuẩn bus truyền thông LIN ghép kênh cấp thấp (low-end) trong các hệ thống ô tô.
• Điều khiển chuyển động: bạn có thể sử dụng các mô-đun cho nhiều ứng dụng, phạm vi từ điều khiển một trục đơn giản đến đồng bộ điều khiển đa trục
• Thu thập dữ liệu đa năng: các thiết bị này cung cấp I/O tương tự, I/O số, và counter/timer. Phạm vi từ giá thành thấp đến hiệu suất cao, chúng cung cấp một giá trị tuyệt vời và dễ tiếp cận sử dụng.
• Các thiết bị NI FlexRIO tùy biến: các thiết bị hiệu suất cao, tái cấu hình được hỗ trợ mạnh mẽ bởi các mô-đun NI Labview FPGA. Các giải pháp bao gồm các mô-đun NI FlexRIO FPGA cho PXI và các mô-đun chuyển đổi để thêm I/O vào FPGA.
• Nguồn cung cấp và các bộ nguồn và đo lường (SMU): các thiết bị SMU tốc độ cao, SMU ngoại vi, SMU công suất cao, nguồn cung cấp đa năng,…
• RF: các thiết bị RF linh hoạt, nhanh chóng và chính xác lên đến 26.5 GHz bao gồm máy phát tín hiệu RF, máy phân tích, và máy phân tích mạng vector.
• Serial: Giao diện 1 cổng đến 16 cổng theo chuẩn RS232 hoặc RS485
• Điều hòa tín hiệu (Signal Conditioning): thu thập dữ liệu được tích hợp với điều hòa tín hiệu trên một card PXI để đạt được độ chính xác và lưu lượng tốt nhất cho strain gages, nhiệt độ, và các tín hiệu ngõ vào analog điện áp cao.
• Máy phát tín hiệu: các thiết bị này bao gồm máy phát sóng, máy phát hàm, máy phát tần số và xung clock.
• Chuyển mạch: có tính năng chuyển mạch ma trận và ghép kênh để chuyển mạch, chuyển mạch RF, và rơ le.
• Định thời và đồng bộ hóa: các mô-đun này sử dụng và truyền bus trigger, start trigger, và hệ thống tham chiếu của PXI để thực hiện nâng cao việc đồng bộ đa thiết bị.

Phần mềm

NI cung cấp một gói phần mềm toàn diện để đơn giản hóa việc phát triển hệ thống PXI của bạn. Bao gồm các driver hiệu suất cao với các API linh hoạt được tối ưu cho môi trường phát triển ứng dụng phổ biến nhất. Các front panel và phần mềm cấu hình cũng được cung cấp để thuận tiện cho việc cài đặt và điều khiển tương tác các thiết bị của bạn.

Labview

Labview là một môi trường lập trình đồ họa hỗ trợ phát triển phần mềm kiểm tra một cách nhanh chóng và mạnh mẽ. Tương thích với hàng trăm thiết bị và công nghệ như đa lõi và FPGA, bạn có thể phát triển các hệ thống kiểm tra tự động hiệu suất cao.

NI LabWindows/CVI

LabWindows/CVI là một môi trường phát triển được tích hợp ANSI C cung cấp cho bạn một bộ các công cụ lập trình để tạo các ứng dụng kiểm tra và điều khiển. LabWindows/CVI kết hợp ANSI C được thiết kế cho điều khiển thiết bị, thu thập dữ liệu, phân tích, và phát triển giao diện người dùng.

TestStand

Phát triển các hệ thống kiểm tra tự động nhanh hơn với NI TestStand, một môi trường quản lý kiểm tra mạnh mẽ. Bạn có thể sử dụng NI TestStand để phát triển, quản lý, và thực hiện kiểm tra tuần tự được viết theo bất kỳ ngôn ngữ lập trình nào cũng như có thể dễ dàng tích hợp với bất kỳ hệ thống xí nghiệp nào.

VeriStand

NI VeriStand là một môi trường phần mềm run-time để cấu hình các ứng dụng kiểm tra thời gian thực (real-time) bao gồm các giao tiếp I/O, trigger, giám sát, và đáp ứng điều kiện báo động.

Dịch từ www.ni.com/pxi