CompactPCI/PXI 应用正当时

有人做过粗略的预测，到2003年底，全球CompactPCI/PXI产业将达到32亿美元的规模。人们不禁要问，这个在1999年时全球尚不足2000万美元的新兴产业，如何能够在短短几年内实现快速增长？答案只有一个，应用使然。 　　近几年，无论是在网络通信领域、工业自动化领域还是测试和测量自动化领域，随着人们对标准化、开放性和技术的面向未来性认识的不断提高，CompactPCI/PXI技术得到了越来越广泛的关注。与此同时，CompactPCI/PXI技术也逐渐被国内市场接纳和认同，应用气氛十分活跃。 　　CompactPCI简称cPCI，中文又称紧凑型PCI，是国际PICMG协会于1994提出来的一种总线接口标准。而PXI 为PCI eXtensions for Instrumentation 的缩写，PXI 的规格区分为硬件与软件两个部分。其中硬件部分是基于CompactPCI的规格，也就是PICMG 2.0。建构于CompactPCI的机构规格与PCI的电气规格之上，加上仪器上所需要的电气信号延伸，即是PXI的规格。由此不难看出，CompactPCI/PXI技术的根基构建在CompactPCI 总线接口标准之上，而CompactPCI/PXI应用的快速发展显然与CompactPCI所具有的开放性、高可靠性、可热插拔等特性密不可分。 ■开放在电信成为可能 　　cPCI总线最初只是单一的总线标准。但当1997年PICMG将H.110 Telephony Bus增加到cPCI背板上时，激发了人们的创新灵感，去探索“将行业专业总线移植到cPCI背板上，使单一的PCI数据传输总线演变成控制总线”的可能。 　　由于CompactPCI同时拥有了5个9的可靠度，和本身所具有的开放性以及可大量采用的廉价PC部件这三大“利器”，在硬件设施上有着可热插拔、抗震性强、高可用性、易使用性、可扩展性等特性，不仅可以满足电信设备的各种苛刻需求，也能极大降低设备生产和采购成本。据北京邮电大学宋俊德教授介绍，在电信领域， CompactPCI产品的应用，目前还主要集中在电信增值业务领域，比如新一代声讯平台和虚拟运营等。 　　目前，华为、中兴和大唐已经采用CompactPCI技术研制了一系列新产品，并得到了广泛应用。北京林克海德采用CompactPCI构建的个性化回铃音业务，已经在山东联通、河南联通得到了应用。东进技术基于CompactPCI研制的数字中继语音卡产品，已在很多地区得到了应用。杭州三汇公司基于CompactPCI研制的语音卡产品，也在电信、金融等行业得到了应用。伟桥计算机股份有限公司正在与凌华科技合作，研制基于CompactPCI技术的VoIP网关产品，进军CTI市场。杭州迈可行基于CompactPCI研制的MPS2000业务交换平台，已经在上海电信得到了应用。 　　宋俊德教授认为，国内的电信部门在经历了建设的第一轮高潮之后，开始进入追求性价比的增值时代，新一代的通信基础设施正在酝酿、建设之中，因此，基于cPCI系统平台的增值业务在未来还有更大的开发空间。 ■PXI肩挑第四代测量仪器 　　虽然近几年受全球信息产业萧条的影响，测试和测量领域也处于低迷时期，但PXI却异军突起，成为该领域继GPIB（IEEE488）之后成长最快的标准化技术。 　　在现代电子测量领域中，无疑虚拟仪器是现在和将来自动测试技术发展的主要方向。区别于传统台式的、用电路实现的、功能固定的模拟仪器，虚拟仪器基于软件技术设计，通过计算机提供的强大图形环境和功能扩展能力，建立图形化的虚拟仪器面板，完成对仪器的控制、数据采集、数据测量和分析以及测量结果显示等功能。它利用工业计算机标准化、模块化、开放式体系结构，配上相应的仪器驱动软件，使计算机成为一台具有高度测试自动化能力、功能强大的仪器。虚拟仪器能通过修改软件和重新配置，实现不同的测量功能。 　　从技术发展的角度来看，虚拟仪器走的是两条技术路线：一条是向高速、高精度、大型自动测试设备（ATE）方向发展，即GPIB（1975）→VXI（1987）→PXI（1997）的发展路线；另一条是向高性能、低成本、普及型系统方向发展，即PC插卡（1987）→并口式（1995）→串口USB/FireWare方式（1999）的技术路线。 　　而PXI的技术特点主要有两个：首先是基于cPCI，其次是面向测试和测量应用设计。PXI的规格也有两种：3U和6U。3U的PXI主要应用方向将是组成便携或小型的测试、SCADA、监视与控制以及工业自动化系统。6U的PXI主要向高采样速度、高带宽、高精度、多通道容量的中、大型ATE应用发展。 　　PXI和VXI将在既竞争又互补中共存很长一段时间，最终PXI将取代VXI，成为主流工业标准测试平台。同时PXI将向工业自动化领域扩展，与cPCI形成优势互补，与cPCI共同奠定未来工业自动化技术的基础。 ■行业应用遍地开花 　　PICMG于2001年9月发布了以太网包交换背板标准PICMG 2.16。首先，它代表了人们追求不断提升信息交流速度的愿望，打破了并行总线对传输速度的物理限制。其次，它也预示着cPCI架构的板级互连方式从一点对多点的并行总线步入到了点对点的串行总线互连时代。目前，CompactPCI/PXI的系统已广泛且成功地应用于汽车测试、半导体测试、功能性测试、航空设备测试以及军事应用。开放的软硬件架构，永远是各种解决方案的趋势。 　　在工业自动化领域，CompactPCI/PXI应用成绩显著。据中国计算机行业协会PICMG/PRC主任刘鑫介绍，到目前为止，CompactPCI/PXI在自动化领域的应用已经由试验、观望阶段进入了普及时期。例如，唐山大学基于CompactPCI/PXI技术研制的锅炉供热自动控制系统，成功地应用在唐山市热力总公司供热项目上，而且开发周期短，系统运行可靠；山西海泰电子研制的多通道瞬态信号测试系统，检测器件电起爆/点火瞬态响应特性，解决了石油行业中火工品器件的参数测试问题；上海宝钢则采用了CompactPCI/PXI研制的轧机震动纹自动监测、诊断系统，应用于轧钢厂冷轧平整机组，为指导现场操作、进行产品质量控制以及设备维护提供了科学手段；中国科学院上海所采用CompactPCI/PXI技术，研制成功的实验卫星的信号分析系统和整星测试系统已经投入运行。 ■应用拉动新品层出 　　到目前为止，CompactPCI/PXI无论是生产厂家的数量、产品的种类和数量，还是系统应用的数量都得到了大幅度增长，越来越多的项目转向CompactPCI/PXI解决方案。 　　在测试/测量领域，包括应用于测量的cPCI模板在内，现在可用于PXI系统集成的模板已经超过1000种，产品相当丰富。产品的性能也得到了显著的提升，如数据采样速度已经达到2GHz，测量精度提升到了7位数字，射频测量带宽也达到了3GHz。而且PXI的性能还在不断地提高。可以预计在不久的将来，PXI可能超过甚至取代传统盒式测量仪器，占据中、低频段的高精度测量设备市场的主要份额。 　　cPCI产品在国内发展很快，有自主产品的厂家已经发展到数十家，产品面广。CompactPCI领导厂商凌华科技为工业自动化产业提供了从CPU主板、机箱、电源到I/O的全系列完整解决方案。此外，还有研华、致茂科技、北京康拓科技集团、七一六所、电子部上海32所等厂商，都可以研制和生产具有核心技术的系统平台产品。 　　国内的其它厂家，如北京三九佳和、兴夏机电、深圳研祥、上海鼎钛克、陕西海泰等，主要提供各具特色的配套I/O产品。 　　在电信产业方面，CompactPCI产品供应商主要来自凌华科技、研华、东进技术、杭州三汇、杭州迈可行、泰信科技、新太科技、炎黄新星等。电信巨头华为、中兴、大唐等公司也基于CompactPCI标准自主研制了一系列新产品，并开始打入国际市场。市场上还有Intel、Ziatech、Motorola Computer Group、NMS、Force以及Performance Technologies等国外厂家的产品。但总的来看，我国自主研制的CompactPCI产品在市场上占据了主要地位。 ■cPCI是新电信的契机 国际PICMG 3.0委员会主席、凌华科技 CTO Jeff Munch 随着电信市场的不断开放，竞争、分工与合作成为运营商不得不谨慎考虑的问题。运营商在选择平台设备时，越来越注重平台的开放性。现在，人们热衷的下一代网络NGN的主要好处，就是提供基于标准、开放性的高可用平台来提供丰富的业务。 　　在电信行业，确保系统正常运行至关重要，一个重要的衡量指标就是：99.999%的高可用性。而CompactPCI这个开放的标准平台能够满足5个9的高可用性要求。CompactPCI不但适合整合传统语音网络及IP数据网络，还会逐渐取代传统商用服务器在电信应用中的地位。它可以应用于：各种控制系统、无线网络控制系统、软交换、多媒体IP网关器、远程访问、SS7网关、信号传送端点系统、CTI、IP电话、VoIP、WAN/MAN跨接连线、光纤交换解决方案、统一消息、计费系统、地址服务、Internet存取服务。 　　另外，值得一提的是，CompactPCI系统平台提供商都有自己专长的技术领域，电信设备开发商可以更专注于自己的本业与专长，如软件的开发、快速的开发导入电信增值服务等，而不必再花时间、人力资源于硬件平台上，大大缩短了整个系统的开发时间，可以加快自己产品的上市。 ■PXI进一步降低测控门槛 中国计算机行业协会PICMG/PRC主任 刘 鑫 以仪器平台的演进来说，早期由厂商推出各种独立的仪器，由面板控制所需功能。想要通过他其它的方式取代面板的操控，最受欢迎的就是GPIB接口，也就是IEEE488接口。然而GPIB接口的速度慢，并且，当使用多项设备时，需要额外的电路来达到同步触发的需求。 　　80年代，VXI 的出现，把高端测量与测试应用的设备，带进了模块化的领域。然而VXI的价格并非所有客户都能够负担得起。所以，基于PC技术的演进与稳定，PXI延续模块化的精神，以更紧密<