原创 LXI的高级功能应用实例

LXI的高级功能应用实例

一、一个生产测试系统的例子

本文通过几个系统实例来说明LXI新架构的优势。

第一个例子包含两台与测试夹具相连的测试仪器。这个测试夹具包含一个机械装置，能够快速地输送器件流通过夹具进行测试。待测的器件有多种类型，随机混合在一起。每种类型的器件需要两台测试仪器执行不同的测试步骤和测试参数。第一台仪器在测试开始的时候进行一次测量，判断器件的类型，然后据此决定所要执行的测试工作。

常规的测试系统需要给两台测试仪、测试夹具和机械装置增加一个控制器。在测试开始的时候，控制器向第一台仪器发出命令，识别待测器件并读回结果。然后，控制器向两台仪器发出适当的命令流，根据器件类型控制相应的测试操作。发给两台仪器的命令流必须正确地交错发出，并要由控制器进行同步协调。

相反，采用具有脚本处理功能测试仪的基于LXI的测试系统不需要控制器。每台测试仪带有自己的身份编号，能够像智能仪器那样，不依靠外部控制器的命令而工作。每台仪器都可以保存变量，处理条件事件，启动外部事件。不需要使用通用的DMM，=，用户可以根据应用的特定需要定义仪器的功能。在测试开始的时候，第一台测试仪识别出待测器件的类型，然后通过局域网触发机制将类型信息发送给第二台仪器。然后两台仪器就可以根据器件的类型执行相应的测试工作了，如果需要的话，也可以使用其他的局域网触发机制进行同步。

相比传统的设计方案，LXI系统的运行速度快得多。由于在等待控制指令从控制器发送到测试仪的时候不会产生延迟，因此LXI仪器可以运行在最大速度模式下。如果测试过程需要很多控制指令，那么这样节省下来的时间就很可观了。另外，由于去掉了控制器以及相应的集成与互连开销，整个系统的成本也大大降低了。最后，LXI系统所需的编程工作也比较简单和容易，因为整个系统实现被分割成了多个小规模的、相对独立的子系统。

二、一个科学实验的例子

该科学实验是用来探测宇宙粒子的，也非常适合采用基于LXI的系统来实现。这个系统中包含一个大容器，其中配置了几百个彼此独立的探测器，每个探测器连接到一台具有脚本处理功能的LXI仪器上。其中任何一个探测器都能够检测到粒子事件，这些事件都是偶尔出现的，但是通过分析探测器的信号就可以识别出来。当某次事件出现时，系统必须记录下恰好从该事件发生前到发生后几秒这段时间内所有传感器的测量结果。每个传感器必须以每秒100,000次测量的速度进行采样。测试仪器通过网络连接到一个中央控制器上。

在这个例子中，LXI的多个高级功能是很有用的，包括IEEE-1588精确定时协议和局域网触发机制。在基于LXI的实现方案中，一旦实验开始，每台测试仪就会按照所需的速率开始采样传感器，将读数存储在一个循环缓冲内，最老的读数在30秒后就会被覆盖。每个读数都带有IEEE-1588同步时钟的时间戳。运行在测试仪上的脚本能够近乎实时地分析采样数据，判断是否探测到粒子。当某台测试仪探测到粒子时，它立刻发送一条局域网触发信息给所有其他的测试仪，其中包含了指示本次事件起始点的时间戳。

在收到局域网触发信息后，每台测试仪都将在该事件时间点加上5秒的时候停止采样传感器，从而冻结其缓冲器内所需的数据。中央控制器也会收到探测出该事件的仪器发出的局域网触发信息，然后开始收集所有测试仪的相关数据。收集完成后，控制器通知所有的测试仪重新开始测试工作。

基于LXI的测试方案采用局域网触发机制来进行同步和控制操作，IEEE-1588同步时钟提供了记录一次事件时在控制器内重新排列数据所需的精确时间戳。由于测试仪具有脚本处理功能，因此它们能够近乎实时地监测数据，丢弃所有与所关心事件无关的数据。在传统的实现方案中，所有探测点的数据都必须发送到中央控制器，然后由中央控制器分析并识别出相关数据，并丢弃掉其余的数据。
如果探测器的数量非常多，数据量很大，数据率很高，那么传统实现方案的效率就很低，并且浪费了资源。在基于脚本的方案中，每个数据采集点能够分析数据，并且仅仅向中央控制器发送相关的信息。这种通过执行脚本然后过滤和/或压缩数据流的能力使得测试仪器能够动态缩减在网络上传输的数据量。基于模块化仪器的方案也能够实现所需的处理功能，但是由于各个传感器在物理上相距较远，这就意味着每个位置都需要配置一个机架和控制器，从而大大增加了整个方案的成本。

三、一个脚本处理LXI原型

我们通过一个测试系统原型来说明某些高级LXI功能的性能。该原型的硬件系统是一块商用的开发板，其中配置了Intel PXA255微处理器，运行Windows CE 4.20系统。一段采用Windows sockets编程的简短C语言程序负责执行测试工作并记录测试结果。该原型还实现了一种商用的嵌入式脚本语言。系统的控制器一端通过一台运行Windows XP系统的笔记本电脑（Pentium M，1.4GHz）来模拟。另外一段简短的C程序执行控制器一端的测试工作。所有的同步时序都通过外部的局域网分析仪进行了验证。

·减少了系统集成的开销和成本；
·简化了编程模型；
·提供了应对当前以太网系统固有延迟与延时的有效手段；
·能够很好地支持大数据集和高数据速率的应用。