PCI eXtensions for Instrumentation

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PCI eXtensions for Instrumentation, kurz PXI, ist ein Bus-System, welches auf dem PCI-Bus basiert und eine Weiterentwicklung des cPCI –Standards für die Mess- und Automatisierungstechnik ist.[1] Dadurch sind keine Kabel und Signalumsetzungen zwischen Rechner und Messgerät nötig. Somit ist eine besonders schnelle Verarbeitung auf der gleichen oder einer benachbarten Karte durchführbar.[2] PXI bietet industrieweit die höchste Bandbreite, sowie den Bus mit der geringsten Latenz.

Historie und Entwicklung[Bearbeiten]

Überblick der Entwicklung vom PCI-Bus zum PXI-Express Bus

Der PXI-Industriestandard wurde 1997 von National Instruments entwickelt und ist seit 1998 als offener Industriestandard auf dem Markt. Dieser wird von der PXI System Alliance verwaltet. Der PXI-Bus basiert auf den seit über 25 Jahren existierenden und somit millionenfach getesteten PCI-Bus, hat aber noch zusätzliche Timing- und Trigger-Funktionen mit einem 10 MHz Referenztakt. Dadurch ist ein sehr geringer Laufzeitunterschied von unter einer Nanosekunde möglich. Außerdem erfolgt eine Verbindung zur Backplane über siebenreihige, rüttelfeste, Feuchtigkeits-/Gasdichte und abgeschirmte Stecker.

PXI Backplane von ADLINK XBP-3006L

PXI ist als Plattform für modulare Systeme, die eine flexible Software, eine niedrige Latenz und einen hohen Datendurchsatz erfordern gut geeignet und eine attraktive Alternative für stand-alone-Systeme. Das PXI-System kann entweder mit einem embedded Controller gesteuert werden oder mit einem separat angeschlossenen Computer.

Vorteile auf einen Bilick[Bearbeiten]

  • Offener herstellerneutraler Standard
  • Flexible Software
  • Modular
  • PCI-Bus mit folgenden Extras:
  1. Zusätzliche Timing und Trigger-Funktionen
  2. 32 und 64 Bit Busbreite bei 33 MHz oder 66 MHz
  3. clock 10 MHz
  4. Trigger-Bus mit 8 Kanälen mit einem Laufzeitunterschied von unter 1 Nanosekunde
  5. Langlebig & robust
  6. Für industrielle Umgebung gut geeignet
  • Master/Slave Prinzip
  • Kompakt
  • Hoher Datendurchsatz und geringe Latenz

Es muss nur noch in Komponenten investiert werden, die für die jeweilige Anwendung erforderlich sind.

PXI-Chassis mit embedded Controller

PXI-System[Bearbeiten]

Ein PXI-System besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten.

PXI-System mit einem embedded Controller
  1. Einem stabilen, robusten Gehäuse
    • PXI-Gehäuse
    • PXI-Express-Gehäuse
    • Hybrides Gehäuse (PXI und PXI-Express kompatibel)
  2. Einem System-Controller
    • Embedded-Controller
    • Remote-Controller
  3. Einem/mehreren peripheral Modul/en
    • Messgeräte
    • Switch-Module
    • PowerSupplys

PXI System Alliance[Bearbeiten]

Die PXI System Alliance ist ein Zusammenschluss von mittlerweile 69Mitgliedern, die auf der PXI-Technologie basierende Produkte herstellen oder vertreiben. Ihr Ziel ist es diesen Busstandard zu pflegen, weiter zu entwickeln und den Bekanntheitsgrad zu erhöhen, damit möglichst viele von den Vorteilen profitieren können. Der offene herstellerneutrale Standard schreibt zum Beispiel vor, dass die Systemkarte (Controllerschnittstelle zu dem PC) definitionsgemäß immer am linken Rand liegen muss, ein Chassis nicht mehr als 31 Slots haben darf, sowie weitere feste Rahmenbedingungen. [3]

Mitglieder der PXI-Alliance sind unter anderem:

PXI Express[Bearbeiten]

Schematische Funktionsweise des PXI/PXI Express Bus

PXI Express ist die Implementierung der PCI Express Technologie in den bestehenden PXI Standard. Es werden die Vorteile beider Systeme miteinander vereint. Trotz des sehr ähnlich klingenden Namens ist das Bussystem grundlegend anders. PXI Express hat im Vergleich zum PXI-Bus kein geteiltes paralleles Bus-System sondern eine separate serielle Punkt-zu-Punkt Verbindung. Damit hat jede PXI Express Karte eine dedizierte Bandbreite und im Vergleich zu PXI einen um das 45-fach erhöhten Durchsatz. Des Weiteren ist noch ein zusätzlicher clock von 100 MHz nutzbar.

Kompatibilität[Bearbeiten]

Der Pxi-Standard ist so konzipiert, dass in einem PXI-Chassis auch cPCI-Karten verwendet werden können und PXI-Karten auch in einem cPCI-Chassis funktionieren, wenn auch teilweise nur mit eingeschränkter Funktionalität. Durch die Entwicklung des PCI Express-Standards ist diese Kompatibilität nicht immer gewährt. Da die beiden Steckverbindungen mechanisch nicht kompatible sind. Demzufolge gibt es im Moment mehrere Steckverbindungen auf dem Markt. In den Gehäusen können mittlerweile der Ursprüngliche PXI-1-Slot, PXI Express-Slot, PXI Express System Slot sowie PXI Express Hybrid Slot vorkommen. In einen PXI Express Hybrid Slot können PXI Express Peripheral Module, 32-bit CompactPCI Module und Hybrid Slot-Compatible PXI Module verwendet werden. Lediglich die Ursprünglichen PXI-1 Peripheral Module können nicht verwendet werden. Diese können aber mit etwas Aufwand zu Hybrid Slot-Compatible PXI Module umgerüstet werden, indem man den J2 Stecker entfernt und durch einen xJ4 Stecker ersetzt.[4] Dies geht, da von dem J2 Stecker nicht alle Pins benötigt werden.

Markt[Bearbeiten]

Im Jahr 2011 lag das Marktvolumen der auf PXI-basierenden Systeme mit über 1500 Modulen bei knapp 400 Millionen US-Dollar und ist im Moment mit einer Wachstumsrate von 18,1 % [5] der am schnellsten wachsende Markt im Bereich der Mess- und Automatisierungstechnik. Es wird davon ausgegangen, dass bereits 2017 die Grenze von einer Milliarden US-Dollar überschritten wird.

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Blank, H.-J. (1998). PCI in der Industrie. 85540 Haar bei München: MarktTechnik Buch- und Software-Verlag GmbH.
  2. Blank, H.-J. (1998). PCI in der Industrie. 85540 Haar bei München: MarktTechnik Buch- und Software-Verlag GmbH.
  3. PXI System Alliance. (14. Juli 2015). http://www.pxisa.org. Abgerufen am 14. Juli 2015 von http://www.pxisa.org: http://www.pxisa.org/userfiles/files/Specifications/PXIHWSPEC22.pdf
  4. PXI System Alliance. (14. Juli 2015). http://www.pxisa.org. Abgerufen am 14. Juli 2015 von http://www.pxisa.org: http://www.pxisa.org/files/resources/Presentations%20&%20Tutorials/PXI%20Express%20Overview%20Presentation.pdf
  5. PXI Systems Alliance. (14. Juli 2015). http://www.pxisa.org. Abgerufen am 14. Juli 2015 von http://www.pxisa.org: http://www.pxisa.org/About/MarketAcceptance.aspx