航空测控应用中的总线技术概览课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,航空测控应用中的总线技术概览,航空总线,按照总线传输性能,100kbps,1Mbps,10M,bps,100M,bps,1GHz,1Gbps,10G,bps,F-35,F-18 E/F,A 380/Boeing 787/C919,欧洲“台风”，“阵风”,ARINC429,应用机型举例：,1553B,STANAG 3910,IEEE 1394,b,光纤信道,ARINC 629,AFDX/ARINC 664,737,用于航空测控应用的总线标准,GPIB,VMEbus,IEEE 1588,USBTMC,Synthetic Instrument WG,FireWire,is a trademark of Apple Inc.registered in the U.S.and other countries.,NI,平台支持所有开放的总线标准,ARINC-429,MIL-STD-1553,CAN,测试总线,行业总线,AFDX,议程,测试总线,分立式仪器控制总线,模块化仪器控制总线,混合总线测试系统,行业总线,常见航空总线概述,测试总线,又称仪器控制总线,通过测试总线，,PC,上的软件可以控制各种仪器并进行数据通信,测试总线可分为两类,分立式仪器控制总线,模块化仪器控制总线,(,又称内部总线,),分立式仪器控制总线,控制分立式仪器并与之进行数据通信,Serial,USB,LAN,GPIB,GPIB/IEEE-488,专为测试仪器设计的总线,广泛的行业应用,最大程度适用于仪器设备,鲁棒性和可靠性,30,余年来的兼容性,适用于:,自动化现有的设备,混合系统,专用仪器的系统,488.,2,最高带宽:,1.8,Mbytes/s,HS488,最高带宽,:,8 Mbytes/s,带,宽,分布,:,共享,传输延迟典型值:几十,s,USB,在,PC,上的通用性,低成本接口,即插即用,适用于:,便携式台式应用,低成本系统,8,带,宽,:,60 Mbytes/s(USB 2.0),带宽分布,:,所有端口共享,传输延迟典型值:,100,s,LAN/,以太网,在,PC,上的通用性,远程功能,低成本接口,适用于,:,分布式系统,远程监控,9,100,BASE-T,最高带宽,:,12.5 Mbytes/s,(,快速以太网),1000BASE-T,最高带宽,:,125 Mbytes/s,(Gigabit,以太网,),带宽分布,:,网络间共享,传输,延迟典型值:,1ms,LXI,为同步的分布式设备提供新兴的标准,LXI,为独立的,LAN,仪器增加可选的触发功能,需要为,1588,和有线的触发总线同步配备专用硬件,10,NI PCI 1588,Hirschmann LAN,开关，具有,1588,边界时钟功能,模块化仪器控制总线,(,内部总线,),PXI,/PXIe,PCI,/PCIe,VME/VXI,VME/VXI,较早的军用/航空系统内部总线,专用仪器设备,适用于:,维护现有的,ATE,系统构架,12,VXI,最高带宽,:,40 Mbytes/s,带宽分布,:,共享,传输,延迟:,1,s,PCI,和,PCI Express(PCIe),最佳的带宽和延迟,在,PC,上的通用性,为系统带来较低的成本,适用于:,高性能系统,数据量要求大的系统,集成数种仪器,13,PCI,带宽,:,132 Mbytes/s,PCI,带宽分布,:,共享,PCI Express,带宽,(x8):,2G,bytes/s,PCI Express,带宽分布,:,每插槽专,用,传输延迟:,1,s,最,好,PXI,继承,PCI,技术的优势,增加同步和触发总线,针对尖端应用的可靠性和坚固性设计,适用于:,高性能系统,数据量要求大的系统,集成数种仪器,14,PXI,带宽,:,132 Mbytes/s,PXI,带宽分布,:,共享,传输延迟:,1,s,最好,PXI Express(PXIe),将,PCIe,技术引入,PXI,进一步提高带宽,扩展了同步和触发功能,增加,100 MHz,差分时钟和差分式触发,软件与,PCI/PXI,完全兼容,混合插槽设计,兼容,PXI,设备,15,PXI,Express,带宽,(x8):,2Gbytes/s,PXI,Express,带宽分布,:,每,插槽,专,用,传输延迟:,1,s,最好,Peer-to-Peer,通讯进一步扩展系统的带宽,输入,处理,输出,处理,输入,输出,输入,处理,处理,1 GigaBytes/s,1 GigaBytes/s,1 GigaBytes/s,1 GigaBytes/s,1 GigaBytes/s,Peer-to-Peer,应用举例,实时信号处理,视频演示,PXIe-5122,数字化仪,FlexRIO FPGA,模块,P2P,数据流,(,板载滤波,),PXI Express,标准的进一步发展,1,2,3,4,系统控制器,外围模块,外围模块,处理模块,H,5,外围模块,外围模块,H,6,H,处理模块,外围模块,7,H,8,PXIe,背板,控制器,控制器,控制器,议程,测试总线,分立式仪器控制总线,模块化仪器控制总线,混合总线测试系统,行业总线,常见航空总线概述,混合总线测试系统,各种总线有其各自适用场合,由于历史原因,需要兼容既有系统中不同总线的仪器设备,问题,:,选择何种总线作为系统的核心总线,?,各种测试总线传输延时和带宽比较,21,10000,1000,100,10,1,0.1,10000,1000,100,10,1,增,加的,带宽,减,少的,延迟,传输延,迟(,s),最大带宽(,MB/s),IEEE 1394a,Gigabit Ethernet,USB 1.1,GPIB(488.1),USB 2.0,Fast Ethernet,VME/VXI,PCI/PXI(32/33),PCI Express(x4),GPIB(HS 488),更好,最好,好,演示,:PXI,与台式仪器测试速率比较,PXI Express vs LXI Connection,总线速度的发展,混合总线测试系统的核心,PCI/PXI(Express),最适合作为混合总线测试系统的核心,最优的带宽和延迟特性确保处理总线不会成为系统的瓶颈,与其他测试总线的连接性、开放性,基于,PC,技术的开放标准,组件更易获得,并可不断利用,PC,技术的最新发展,例,:,通过,PXI,连接,GPIB,USB,LAN,设备,USB,GPIB,LAN,以,PXI,为中心的混合总线测试系统,VXI,PXI,MXI-2,USB 2.0,GPIB,或,LAN,GPIB,USB,LAN,PXI,MXI-4,易于连接其他,测试总线,高带宽,低延时,定时和同步,基于,PXI,实现分布式应用,GPIB,USB,LAN/LXI,PXI,/PXIe,USB,GPIB,LAN/LXI,PXI/PXIe,同步线缆,GPS,1588,PXI/PXIe,通过软件构建混合总线测试系统,测试管理软件,测试开发软件,系统服务与驱动,处理总线平台,模块化,I/O,仪器控制,PXI/PXI Express,模块化,I/O,驱动,PXI/PXI Express,模块化,I/O,VISA,GPIB,Serial,USB,LAN,NI LabVIEW,LabVIEW,和,NI,驱动服务大大简化了集成,ATE,的过程,IVI,VISA,虚拟仪器软件架构,VISA,Serial,GPIB,VXI,USB,虚拟仪器软件架构,(VISA),标准使用户不需要关心具体的底层总线协议和命令，而直接用仪器命令完成仪器控制,LabVIEW,即插即用式仪器驱动,基于,VISA,的,针对某一特定仪器开发的一组,API,在,LabVIEW,下遵循统一的规范开发，便于安装和修改,提供了更加方便的调用接口,像对,NI,模块化仪器编程一样简单, ARINC 429,模块,4,、,8,、,16,或,32,路可通过软件编程的（,TX/RX,和高,/,低速）通道,面向速率的定期数据块标签传输，带有故障注入功能,按时间顺序,(,每通道,),捕获数据，带有故障检测功能,板载时间标签时钟与外部,IRIG,或,PXI,系统时钟同步,MIL-STD-1553,美军方机载设备信息传输总线,时分串行总线,最高带宽,1Mb/s,半双工,曼彻斯特,II,码,三种类型的终端,总线控制器,远程终端,总线监控器,分布处理、集中控制和实时响应,基本传输单位,:,消息,AIT MIL-STD-1553,适合分析、仿真、监测和测试,MIL-STD-1553A/B,数据总线,1,、,2,或,4,通道双冗余，具有故障检测与注入功能,BC,、多个,RT(31),和,BM,并行操作，用于扩展型功能接口,板载时间标签时钟与外部,IRIG,或,PXI,系统时钟同步,AFDX,航空电子全双工交换式以太网,通过,异步传输模式解决,802.3,以太网的缺陷,保证带宽,星型拓扑,管理方便,容易扩展,不存在总线竞争,严格的说，,AFDX,是一种网络技术，而非总线技术,AIT AFDX,模块,双通道,高达,128,条输出虚拟链路和,512,输入,VL,高达,1024,个输出和,4096,个输入采样和队列消息端口,板载管理的上层协议处理,(A653,、,UDP,、,IP),支持,ARINC 664,系统仿真,总结,总线,测试总线,行业通信总线,内部总线,分立式仪器控制总线,以,PXI,为中心连接所有总线,NI,对各种开放总线提供支持,