支持高性能混合信号测试平台 |
2008-4-21 9:20:00 网络转载 供稿  收藏 |
| PXI Express的技术优势： 由于PXI标准采用了PCIe技术，PXI自动化测试系统提供了前所未有的高性能。在有些情况下，PXI仪器现在可以执行一些迄今一直无法完成的测量。 PXI Express是由PXI扩展所得。新型PXI Express机箱提供了支持PXI与PXI Express模块协同工作于同一系统的混合兼容的插槽。所以，针对自动测试应用领域，PXI与PXI Express系统均具有如下三大技术优势：
利用软件定义方式实现仪器系统的灵活性，您可以为各种测量应用重新配置测试系统。对于针对某台设备需要进行多种协议的标准测量的RF/通信设备制造测试，这种灵活的测试方案显得尤为适用。 其次，通过将模块化仪器集成到同一个系统，您可以从超过1500种现有PXI仪器中选择合适的仪器。这些仪器包括测试与测量行业中最高性能的仪器：
通过在同一系统中使用多种PXI模块化仪器，您可以通过单个测试系统测试多种混合信号设备。一个常见应用便是使用PXI系统实现混合信号半导体ASIC的表征。 最后，PXI与PXI Express仪器均具有一条能实现从仪器到主机PC的高性能信息传输的数据总线。PXI仪器能够为总线上的所有设备提供高达132 MB/s的共享带宽。PXI Express仪器通过PCIe总线甚至能够达到更高的吞吐量。PCIe总线是一个点对点的高速串行总线，其每插槽带宽可以从250 MB/s扩展至2 GB/s。例如，一个x4（“乘4”） PXI Express插槽为该插槽中的设备提供高达1 GB/s专用带宽。此外，系统的总吞吐量随着您添加更多仪器至系统中相应增加。  图1 PCIe的吞吐量随所使用仪器的数目扩展 您可以利用PXI Express仪器的高数据吞吐量的特性，创建若干项新型应用。凭借总线的高吞吐量，您可以在高速数据流导入磁盘或数据流导出磁盘配置应用中，协同使用PXI Express仪器与PXI Express RAID硬盘驱动器。两个特殊的应用——信号情报与数字视频测试——的实现便是得益于这一功能。 软件定义的测量：RF与通信测试  图2 涉及多个标准的蜂窝通信制造测试 如图所示，单个PXI失量信号分析仪捕获对应不同通信标准的各种频率的RF信号。由于通信协议堆栈用软件实现，您可以将同一台仪器复用于每一个通信标准。因而，软件定义的测量方式缩减了测试成本与空间占用。 多仪器集成：混合信号ASIC的表征  图3 4-通道DAC表征的参考架构 利用PXI模块化仪器系统，您可以将一个混合信号测试平台集成至单个测试系统中。图4表示了测试一个4-通道DAC所需的系统。  图4 混合信号PXI仪器系统 利用仪器系统的模块化实现方式，您可以通过重新配置该系统或对其扩展以满足未来的测试需求。此外，通过与NI LabVIEW编程环境的连接，您可以实现如THD、SFDR和SINAD等量的测量。在该系统中，您可以通过观察其在电源、电流等各种因素下的性能，得到被测设备的全面表征。 Applications高数据吞吐量：数据流导入磁盘应用  图5 带有队列结构的生产者-消费者循环结构 在上例中，上面的循环（生产者）从一个高速数字化仪中采集数据，并将其传递至一个队列结构（一个LabVIEW FIFO队列）。您可以使用该队列结构，以实现LabVIEW中的多个while循环间的数据传递。下面的循环（消费者）自队列结构中读取数据并将其写入到磁盘。该生产者-消费者循环结构为数据流导入磁盘应用提供了最佳的性能，因为在消费者循环将数据写入到磁盘的同时，生产者循环可以继续采集数据。 标定数据流导入磁盘应用 吞吐量=采样率x字节/样本x通道数 例如，考虑一个数据流导入磁盘应用场景：NI PXIe-5122高速数字化仪的两个通道以100 MS/s的最大采样率进行采样。注意，NI PXIe-5122是一个14-位的数字化仪。因而，每个采样值需要2字节存储空间或磁盘空间。NI PXIe-5122的最大吞吐量如下所示： 吞吐量=100 MS/s x 2字节/采样 x 2通道=400 MB/s 为了精确表征一个真实系统的性能，使用一个PXI Express双核嵌入式控制器，以及一个速率为650 MB/s的PXI Express x4 RAID-0硬盘驱动器。对于该测试，所用的采集大小为40 GB。在如下所示的测试结果中，使用了多个具有256 MB板载存储的NI PXIe-5122数字化仪。表一根据所需通道的数目，描述了数据流导入磁盘应用的最大采样率。  表1 NI PXIe-5122高速数字化仪的数据流导入磁盘的标定速率 作为数据流导入磁盘应用的另一种方案，您也可以将来自一个高速数字化仪的数据以数据流的形式导入您的PXI控制器的板载内存中。这一方法不要求一个 RAID硬盘驱动器配置，而且吞吐量也不受硬盘驱动器的磁盘写入速度限制。实际上，吞吐量受到PCIe总线带宽的限制，而采集数据大小则受限于可用PC存储器的空间大小。在一个典型的数据流导入磁盘应用中，PC存储器只是作为数据的临时缓存。由于一个典型的嵌入式控制器能够支持40 MB/s的磁盘写入速度，所以您可以将数据存储在存储器中直至您将其写入磁盘。 在下列数据流导入存储器场景的标定中，使用了一个具有2 GB板载存储空间的PXI Express双核控制器。对于每通道100M采样点数的采集大小，该测试需要高达1.2 GB的PC存储器以支持六个通道。这里，再次使用了多个具有256 MB板载存储空间的NI PXIe-5122数字化仪，以获取最佳结果。其结果如表2所示。  表2 NI PXIe-5122高速数字化仪的最大数据流导入存储器速率 数据流导入磁盘和数据流导入内存应用之所以能够在PXI中达到如此之高的吞吐量，其原因之一便是采用了一个高带宽、低时延的数据总线——PCIe。如果您将该总线与其它标准数据总线相比较，您将发现该总线提供了最高的吞吐量和最低的数据时延。  图6 常见仪器总线的带宽与时延比较 这种将数据以数据流的形式导入磁盘的能力使得许多应用获益匪浅。在此，我们将详细讨论两个常见应用：1）信号情报/频谱监测和2）数字视频测试。 信号情报：中频数据流导入磁盘  图7 通信系统测试中的数据流导入磁盘的配置 为捕获RF信号，我们使用一个高速数字化仪以采集来自下变频器的中频（IF）信号。该下变频器工作于RF频段，并使用一个或多个混频器将RF信号转换到一个您可以通过高速数模转换器进行捕获的频率范围。利用NI PXIe-5122高速数字化仪的两个采样率为100 MS/s的通道，您可以采集到两个IF信号，每个通道的带宽为50 MHz。基于此，您可以采集总RF带宽为100 MHz的信号。 对于信号情报应用，典型情况下，部分频谱以数据流的方式导入磁盘持续数分钟或甚至数个小时。一旦保存，该数据便可以通过功率谱或时频谱进行后续软件处理。一些实例中，也可以通过任意波形发生器反向生成所捕获的频谱数据，以模拟实际环境。 消费电子产品：数字视频测试  图8 传输错误导致像素偏移的发生 借助PXI Express，您可以利用现成可用的RAID硬盘驱动器配置，持续采集DVI图像长达数分钟或者甚至数小时。例如，您可以配置NI PXIe-6537高速数字I/O模块，从而以高达200 MB/s的速率持续数小时（2.5小时 = 1.8 TB）实现数据流导入磁盘。因而，您可以利用现成可用的快速PXI仪器执行准确的数字视频像素偏移测试。 总 结 |
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