网络化测控-09-LXI-副本

1网络化测控机电工程与自动化学院仪器科学与技术系董志2第8次课内容：现场总线技术1、现场总线概述2、控制局域网络总线CAN3、基金会现场总线FF4、PROFIBUS现场总线5、DeviceNet现场总线3网络化测控系统的层次结构以信息共享为目的公共Internet构建过程控制与处理工业以太网构建现场设备级网络现场总线、以太网4第9次课内容： LXI总线1、概述2、物理规范3、同步与触发4、LAN通信规范5、Web接口规范5第9次课内容： LXI总线1、概述2、物理规范3、同步与触发4、LAN通信规范5、Web接口规范61.1仪器互联方式的发展GPIB（GeneralPurposeInterfaceBus）通用标准接口总线

1972年由美国HP公司首先提出的，定名为HP―IB。之后这套总线相继为IEEE和IEC认可，并正式颁布了IEEE488和IEC625标准文本。我国也制定了相应的国家标准。总线由24芯无源电缆组成，其中16条为信号线，其余为屏蔽线和地线。16条信号线中有8条数据总线，3条挂钩总线和5条管理总线。总线上最多可挂14台仪器。系统各器件采用总线方式连接，总线连接器包括插头和插座。71.1仪器互联方式的发展81.1仪器互联方式的发展9VXI总线系统结构允许不同生产厂家的各种仪器、接口插板或计算机，以模块形式共存于同一VXI总线主机箱中。对VXI总线系统的控制可以通过主机箱外的外部控制器（微型计算机），也可以通过嵌入主机箱内的内部控制器。内嵌式控制器及用于连接外部计算机的翻译器和接口都是放置在VXI主机箱的零号槽位置。因此，也常称为零槽模块或零槽控制器。有ABCD四种尺寸模块，C尺寸模块应用最广。VXI通用背板总线（VMEbusextensionsforInstrumentationVME总线在仪器领域的扩展）1.1仪器互联方式的发展101.1仪器互联方式的发展111.1仪器互联方式的发展121.1仪器互联方式的发展13PXI总线1.1仪器互联方式的发展14现有测试总线的局限性GPIB无法提供多台仪器同步和触发的功能；带宽不足;VXI整个结构太贵，起步成本太高；插卡的应用必须受限于机箱;射频和微波应用受到限制；模块数量受到限制；带宽不足；1.2产生背景15现有测试总线的局限性PXI整个结构太贵，起步成本太高；插卡的应用必须受限于机箱;射频和微波应用受到限制；模块数量受到限制；支持的供应商太少；

以上总线都无法很好解决、实现远程的编程、控制、测试测量、故障诊断、获得数据等需求！1.2产生背景161.2产生背景17

LXI（LAN-basedExtensionsforInstrumentation—局域网技术在仪器领域的扩展)总线是以LAN（局域网）为基础，建立在IEEE802.3(以太网)和IEEE1588(TriggerBus)之上，是新一代测量仪器接口标准，其具体思想是将成熟的以太网技术应用到自动测试系统中，以替代传统的测试总线技术（如GPIB、VXI、PXI等）。1.3定义2004年9月美国安捷伦公司和VXI科技公司联合推出LXI总线的概念；

2005年6月成立了LXI联盟；

2005年8月正式发布了LXI总线标准1.0版，标志着LXI正式诞生；

2006年8月又推出了LXI标准1.1版本；

2006年9月中国成立了LXI总线联合体。181.3定义191.3定义201.3定义21可以提供多台仪器同步和触发的功能；带宽可达10Gbit/s;成本较低；无需机箱支持;可接受射频、微波等无线信号；设备数量不受限制；支持的供应商很多；1.4LXI总线的优势2223

以太网标准

(TCP/IP,DHCP,URL/IPaddresses,DynamicDNS,Auto-MDIX)接口标准

(IVIdriver,VXI-11discovery,Devicelocking,Security)仪器的网页

(Information,Set-up,control,anddataaccessfromawebbrowser)物理标准

(IECsizes,Power,Cooling,FrontpanelIndicators,Resetbutton)触发标准

(LANtriggers,IEEE1588timesynchronization,Triggerbus)24可以提供多台仪器同步和触发的功能；带宽可达10Gbit/s;成本较低；无需机箱支持;可接受射频、微波等无线信号；设备数量不受限制；支持的供应商很多；LXI提供远程的仪器的控制、监视和诊断；LXI总线基于LAN,LAN是一个开放的工业标准，优点突出；1.4LXI总线的优势25C类：提供LXI标准的LAN和Web浏览器接口（不支持物理触发和IEEE1588定时要求）;B类：除C类功能外，支持IEEE1588定时要求;A类：除B类功能外，还支持硬件触发。1.5LXI总线设备的分类261.制定规范的目的和适用范围；2.规定了机架安装和非机架安装设备的机械和电气标准；3.控制模块和系统的状态序列；4.介绍模块至模块消息的数据格式；5.用于精度要求较高的场合的相关规范；6.所有LXI设备都必须使用IVI规定的驱动程序；7.必须使用802.3规范的以太网，对速度和传输媒介没有限制。1.6LXI总线规范278.LXI设备必须支持TCP/IP网络；9.LXI设备必须能够提供HTMLWeb网页进行配置、控制、通信；10.LXI设备必须支持能够用于查找、识别的VXI-11协议；11.

安全性规范；12.

文件规范；13.LXI标记使用规范。1.6LXI总线规范28第9次课内容： LXI总线1、概述2、物理规范3、同步与触发4、LAN通信规范5、Web接口规范292.物理规范规定了机架安装和非机架安装设备的机械和电气标准。全宽度：482.6mm（19英寸）高度：1U（44.45mm，1.75英寸）~4U（7英寸）特别：规范了半宽度机架安装标准。302.物理规范31指示灯设置规范电源LAN状态IEEE1588状态LED颜色双色（橙/绿）双色（红/绿）双色（红/绿）水平方向

左中右垂直方向

下

中

上标记POWER（PWR）LAN15882.物理规范32电源规范推荐：100V~240V、47～66Hz交流供电（两相或三相均可）。允许：48V直流供电（隔离的DC输入）；PoE供电（通过以太网电缆供电）。电源开关位置推荐：后面板右下角（独立使用）；前面板右下角（机架安装）。2.物理规范33连接器（LAN、触发、I/O）LAN类型：RJ-45连接器、M-12型连接器、屏蔽的CAT5电缆（在恶劣环境中使用）。LAN位置：后面板其他连接器左边。触发总线类型：25针连接器。触发总线位置：后面板电源连接器右边（从后面看）。I/O连接器类型：由设备供应商或用户确定。I/O位置：前面板（允许后面板）。2.物理规范34第9次课内容： LXI总线1、概述2、物理规范3、同步与触发4、LAN通信规范5、Web接口规范353.同步与触发触发启动一个动作的执行，如测量、输出、开关闭合、仪器程序执行等。同步基于一个共同的时间标准，对准多个动作，如测量序列、信号激励序列、时钟等。363.同步与触发GPIB总线设备的触发方式37VXI总线设备的触发方式3.同步与触发38三种同步、触发机制：LAN触发；IEEE1588精密时钟协议触发；LXI触发总线触发。5种同步、触发操作：来自控制器的驱动程序命令；来自另一模块的LAN消息；基于IEEE1588时间的触发；来自LXI触发总线；其他硬件电平触发。3.1LXI设备的同步与触发39403.1LXI设备的同步与触发413.1LXI设备的同步与触发423.1LXI设备的同步与触发433.2模块至模块的通信利用UDP多点广播和TCP点对点传输实现模块至模块时间间的通信。必须能够收听在LAN上多点广播的UDP事件消息。（响应或不响应、发送或不发送）忽略重复的UDP包接收（保证同步精度）。C类设备也可利用数据包中时间标志为“0”的方法实现模块间通信（退化为LAN同步）44数据格式（UDP）1.HW检测（3字节）：用于检测是否是LXI数据包。当前应设值为“LXI”，“I”表示版本号，今后可能会变；2.域（1字节）：保留。缺省为“0”；3.事件ID（16字节）：表示LXIAPI定义的事件名（多于16字节截取前16字节；少于则补零）；4.序列（4字节）：序列号。每一台仪器都必须有自己的一段序列号，每发送一个数据包+1（重复发送的数据包必须具有相同的序列号）；3.2模块至模块的通信455.时间标志（10字节）：秒（4字节）、纳秒（4字节）、飞秒（2字节，保留），符号位用“纳秒”最高位表示，如+2.000000001表示为：秒=0x00000002,纳秒=0x00000001；如-2.000000001表示为：秒=0x00000002,纳秒=0x80000001；3.2模块至模块的通信数据格式（UDP）466.初始时间（2字节）：表示IEEE1588的初始时间。7.标志（2字节）：表示数据包的类型，位0：错误信息，为“1”，表示错误消息；位1：重发信息，为“1”，表示重发的数据包；位2：硬件值，为“1”，表示触发事件的逻辑值；位3：确认位，为“1”，表示前一个数据包成功接收；位4～位15：保留，必须设置为“0”。3.2模块至模块的通信数据格式（UDP）478.数据（任意字节数，但不能超过数据包容量）：数据长度（2字节）：后面的数据长度；标识符（1字节）：0～127是用户自定义的数据类型，128～255是LXI保留。用户数据（随后的字节）：长度由数据长度字段给出，长度值不包含“标识符字段”。9.当达到数据长度后遇到“0”时，数据包结束。3.2模块至模块的通信数据格式（UDP）483.3IEEE1588精密时间协议在分布式系统提供同步实时时钟；通过LAN实现纳秒级的时间同步；在工业自动化和电信行业已经得到了广泛的应用；由本地时钟完成触发行为；所有B类、A类LXI系统至少应包含一个高稳定度的时钟源（UTC时间基准模块）所有B类、A类LXI设备都必须包含IEEE1588主时钟功能，仅支持从时钟功能是不够的。推荐IEEE1588设备应能够实现40ns或更高的时间精度。对UTC的可溯源性：LXI的时间基准应是能够跟踪UTC的。49503.4LXI的硬件触发利用硬件触发可启动LXI设备中的预订动作，例如产生一个信号、进行一次测量或闭合某个开关。用于需要较高精度、较小等待时间的触发，是对LAN触发的补充。触发总线由8对双绞线组成，连接方式为菊花链、星形或混合结构。51菊花链结构3.4LXI的硬件触发52星形结构3.4LXI的硬件触发53混合结构3.4LXI的硬件触发54触发电缆与连接器3.4LXI的硬件触发55硬件触发总线驱动3.4LXI的硬件触发56硬件触发“线或”逻辑3.4LXI的硬件触发57第9次课内容： LXI总线1、概述2、物理规范3、同步与触发4、LAN通信规范5、Web接口规范584.LAN通信规范594.LAN通信规范LXI设备必须使用合适的IEEE802.xPHY/