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,航空总线按照总线传输性能100kbps1Mbps10Mb,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,用于航空测控应用的总线标准GPIBVMEbusIEEE 1,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,议程测试总线,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,),测试总线又称仪器控制总线,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,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Seria,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,GPIB/IEEE-488专为测试仪器设计的总线488.,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,USB在PC上的通用性8带宽:60 Mbytes/s(U,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,LAN/以太网在PC上的通用性9100BASE-T最高带宽,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,LXI 为同步的分布式设备提供新兴的标准LXI为独立的L,模块化仪器控制总线,(,内部总线,),PXI,/PXIe,PCI,/PCIe,VME/VXI,模块化仪器控制总线(内部总线)PXI/PXIePCI/PC,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,VME/VXI较早的军用/航空系统内部总线12VXI最高带宽,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,PCI和PCI Express(PCIe)最佳的带宽和延迟,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继承PCI技术的优势14PXI带宽:132 Mbyt,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,PXI Express(PXIe)将PCIe技术引入PXI,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 通讯进一步扩展系统的带宽输入处理输,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,),Peer-to-Peer 应用举例实时信号处理视频演示P,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,PXI Express标准的进一步发展 1234系统控制器外,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,议程测试总线,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,?,混合总线测试系统各种总线有其各自适用场合问题:选择何种总线,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,各种测试总线传输延时和带宽比较211000010001001,演示,:PXI,与台式仪器测试速率比较,PXI Express vs LXI Connection,演示:PXI与台式仪器测试速率比较PXI Express,总线速度的发展,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,混合总线测试系统的核心PCI/PXI(Express)最,例,:,通过,PXI,连接,GPIB,USB,LAN,设备,USB,GPIB,LAN,例:通过PXI连接GPIB,USB,LAN设备USBG,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,以PXI为中心的混合总线测试系统VXIPXIMXI-2,U,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,基于PXI实现分布式应用GPIBUSBLAN/LXIPXI/,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,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,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,VISA虚拟仪器软件架构VISASerialGPIBVX,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,针对某一特,IVI,可互换虚拟仪器,仍然基于,VISA,技术，由国际组织制定规范,将具有相似功能的仪器归为一类抽象出其特征，进而开发出针对这一类仪器的驱动,LabVIEW,即插即用式驱动,:,针对某一仪器,如,HP34401A,IVI,驱动,:,针对某一类仪器,如数字万用表,示波器,优缺点,更加灵活,安装、配置、修改相对较复杂,IVI 可互换虚拟仪器仍然基于VISA技术，由国际组织制,LabVIEW,中使用模块化,I/O,驱动、,VISA,、即插即用式驱动以及,IVI,LabVIEW中使用模块化I/O驱动、VISA、即插即用式驱,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,议程测试总线,常见航空总线,ARINC-429,MIL-STD-1553,AFDX,NI,提供这些航空总线模块，构建完整解决方案,PXI,模块系列，支持全功能测试、仿真和监测,支持,PXI,触发和定时,常见航空总线ARINC-429,ARINC-429,飞机电子系统之间数字式数据传输的标准格式,单向串行异步传输,最高带宽,100kBytes/s(,高速,),基本传输单位,:32,位字,AIT 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,ARINC-429飞机电子系统之间数字式数据传输的标准格式A,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