色彩缤纷的测量和仪器总线
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计算机和网络技术正改变着人类的生存空间。“数字地球”的概念，提出要充
分利用数字信息，促进社会的进步和发展。信息时代离不开信息的采集、传输和处
理，其中信息采集的重要手段或者说信息获取的源头，主要靠测量和仪器；信息传
输的主要手段靠通信和网络；信息处理的主要手段靠计算技术和数字信号处理技术
。这些技术相互配合、共同发展，为21世纪描绘着绚丽的蓝图。
微计算机的问世，从一开始就改变着测量和仪器领域的面貌，目前PC的年销量
已达八、九千万台，正向一亿台进军，并在软硬件方面积累了丰富的经验，创造了
众多的资源，这些都是任何测量仪器无法比拟的。微计算机的很多成果都很快反映
到测量和仪器领域，例如不断提高速度、图形化用户界面、分布式处理方式、网络
功能等等，都很快移植到仪器和测试系统中。微机的影响使测量和仪器增加了功能
，提高了性能，形成了众多方便实用的自动测试系统，与计算机的结合成为测试和
仪器发展的主潮流。
微计算机得到快速发展的一个重要原因在于它的可扩展性，它通过总线扩展槽
、接口卡或装置舱(Device Bay)把微机总线与外部设备连接起来，以增加功能或运
用于新的领域。例如增加网卡后可作为网络信息终端，插入DVD播放卡可作为DVD播
放机使用，插入不同仪器插卡可实现多种仪器功能等等。因此，在讨论测量仪器与
微机的结合，特别是讨论测试系统的发展时，就往往需要讨论使用的总线及这些总
线与微机总线间的联系。GPIB是台式仪器的主流接口总线 GPIB是由HP公司在70年代初创建的台式仪器通用接口总线，后被IEEE和IEC确
认为IEEE 488和IEC 625标准。这种系统是在微机上插入一片GPIB接口卡，通过24
或25线电缆连至仪器端的GPIB接口。当微机的总线变化，例如采用ISA或PCI等不同
总线时，插入微机的GPIB接口卡也有所变更，但其余部分可以保持不变，这使
GPIB系统能适应微机总线的快速变化。
在长期使用中，GPIB被证明是一种适用的系统，但它本身也有一些技术改进。
特别是80年代后期发布了IEEE 488.2，从编码、格式、规程、语法、数据结构和公
用命令等方面对系统的软件进行了标准化。稍后发布的可程控仪器标准命令
(SCPI)，对器件消息的程控命令进行了详细规范，使GPIB系统更加标准化，互换性
和互操作性更强。
由于GPIB系统是在PC出现的初期问世的，从而带有一些因此产生的缺憾。例如
它只有8条数据线，数传率的上限只有1Mbytes/s(虽然有人提出快速挂钩方式来提
高数传率，但对这种方式是有争议的)等等。尽管如此，GPIB仍然是台式仪器的主
流接口总线。
首先，世界上已经存在并仍继续生产着大量装有GPIB接口的台式仪器，它的品
种和数量都明显多于倍受青睐的VXI仪器。其次，在目前应用的VXI系统中，与
GPIB混合应用的比例颇大。并有相当数量采用外主控计算机控制的VXI系统，其计
算机通过GPIB电缆和GPIB-VXI接口进行控制。以PCI为基础的PXI系统，也都具有
GPIB接口。另外，考虑市场对GPIB系统的需求，涉及自动测试的众多标准，大多直
接可用于GPIB系统，不但SCPI规范就是为包括GPIB在内的各种可程控仪器制定的，
就是VXI即插即用系统联盟(VXI plug & play)制定的关于驱动程序、I/O软件标准
VASA(虚拟仪器软件结构)等等，也都明确其内容可用于GPIB系统。可见，在相当长
的时间内，GPIB系统都会继续发挥作用。笔者虽然热心推广VXI系统，但并不赞成
有了先进的VXI系统就可淘汰GPIB系统的观点，而是主张根据需要、资金和已有设
备等具体条件，在多种总线中进行选择或使他们相互配合使用。VXIbus是模块式仪器最重要的总线 1987年VXI总线模块化仪器系统问世，12年来得到了高速的发展。VXI总线直接
源于工业微机的VME总线，并在此基础上扩展了仪器需要的链式和星形两种触发总
线、时钟和时钟同步总线、本地总线、模块识别线及模拟和线，还补充了仪器需要
的几种供电电源。VXI本身就是由VME bus在仪器领域的扩展(VME bus
eXtensions for Instrumentation)缩写而来。应该说VXI系统是综合了计算技术、
GPIB技术、PC仪器技术、接口技术和模块化结构技术等多种技术成果后提出的，它
是一种在世界范围内完全开放的、适用于多供货厂商的、标准化、模块化仪器系统
，它于1992年被IEEE组织以IEEE 1155规范所确认。
VXI系统最多可包含256个器件(装置)，可组成1至多个子系统，通常每个子系
统最多包含13个插入式模块，插于一个机箱内。VXI系统的突出优点在于它的灵活
性，机箱和模块都可以在不同的系统中重复使用，可像积木一样组成多种系统。由
于标准化程度高、互换性和互操作性好，可把多供货商的产品方便地集成在一个系
统中。另外，这种系统体积小、便携性强。1998年8月新修订的VXI 2.0版本规范采
用了VME总线的最新进展，提供了64位扩展能力，数传率最高可达80M Bytes/s。标
准化程度高也是VXI系统的重要优点，在该系统中围绕机械、电气、控制方式、通
信协议、冷却、电磁兼容、软面板、驱动程序、I/O控制等很多方面都制定了标准
规程，从各方面保证了系统的兼容性。
VXI系统的最初倡导者就是HP、Tektronix等著名仪器公司。VXI联盟和VXI
plug & play系统联盟两大组织团结了众多厂商，不但制定了众多标准、推动了
VXI的发展，而且及时吸取了信息产业的诸多新技术。例如，制定支持网络功能的
TCP/IP仪器规范，采用64位数据传送，吸收1998年8月成立的可互换虚拟仪器
(IVI)基金会的有关规范，采用IEEE 1394(火线)接口、电缆和0槽实现外主控计算
机对VXI机箱的控制等等，这些都使VXI系统充满了生机。
VXI系统问世以来发展很快。销售额保持15%～20%的增长率，应用领域不断拓
宽。虽然它的价格一降再降，但在有些应用中价格还是显得偏高，致使这种系统主
要定位在国防、航空航天、通信和其它需要高性能、高质量、大批量或高产值产品
的生产环境，或者实验室及研究开发领域。
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