基于FPGA的LXI模块B类仪器设计

　　0　引　　言

　　在2005年9月美国的Florida Orlando召开的IEEEAUTOTESTCON-2005会议上,LXI总线标准1.0版正式对外发布。LXI是Lan extension for instrument的简称,它是基于工业标准的以太网技术,开放式的工业标准,向后兼容,成本低,互操作性好。利用LXI构成的开放式、分布式网络化自动测试系统是下一代自动测试系统(NxTestATS)的重要组成部分[1]。

　　1　LXI关键技术

　　1.1　LXI仪器的实时性

　　LXI同其他测试仪器一样,应该具备严格的定时、触发和同步要求。但是在LXI构成的网络测试系统中,主控端到各LXI仪器的线路长度通常是不等的。由于LXI把以太网(Ethernet,IEEE802.3)作为主要通信媒介的,而以太网属于串行总线结构,LAN是非确定性的,同步与触发比GPIB、VXI、PXI/PCI等并行总线要更难实现。因此实现LXI仪器的定时、触发和同步功能就显得尤其重要。为此LXI联盟把LAN通信技术和IEEE1588精密时间标准有机的融合在一起,推出了基于IEEE1588精密时间协议的时基触发模式,同时推出了基于接LAN消息触发和基于LVDS的硬件触发的模式[2-3]。

　　1)基于接LAN消息触发模式:

　　通过仪器模块间的消息和控制器与模块间的命令完成,它是最简单的同步方式,性能也最差,具有时延不确定性,适用于C类仪器。

　　2)基于IEEE1588精密时间协议的时基触发模式:

　　IEEE1588是用于分布式网络测试系统模块的实时时钟协议,能为多个LXI设备提供同步时钟,IEEE1588可由硬件(FPGA)和软件实现,同步精度和时钟精确度、稳定度、分辨率、网络拓扑结构等有关,一般可达10ns~100us范围。

　　3)基于LVDS的硬件触发模式:

　　通过菊花链和星型配置提供确定的触发接口,这种接口基于一个8通道的多点LVDS信号传输系统,允许LXI设备被配置成触发信号的发送端和接收端。硬件触发时延可预测,能提供最佳的触发同步性能。

　　1.2　LXI仪器的安全性

　　由LXI构成的网络化自动测试系统因其分布式结构的特点其安全性是一个非常重要的方面。网络安全措施的重要性就如同杀毒软件对于一台上网计算机的重要性。

　　通过成熟的PC机防毒措施和LXI自身特点出发,提出了三种措施:防火墙:通过建立网络防火墙的方式来阻隔病毒的侵入。防病毒措施:通过在系统中运行一些实时的监控程序来实时掌握仪器的运行环境,对病毒程序能进行删除或者隔离等操作。

　　安全的网络拓扑结构[4]:网络化测试系统的拓扑结构有多种,安全性比较好的有测试专用网或主控端独立的子网。测试专用网中LXI仪器用标准以太网电缆通过开关或路由器连接。特点是不会受到以太网或万维网信息的干扰,仪器、计算机和路由器可全速运行,吞吐量高,避免了病毒和其它用户的意外影响。图1为测试专用网拓扑图。