便攜式測控系統(tǒng)淺談
深圳市厚物科技有限公司 楊誠
PXI 便攜式測控系統(tǒng)是一種基于 PXI 總線的便攜式測試測控系統(tǒng)，它填補了現(xiàn)有臺式及機架式儀器在外場測控和便攜測控應(yīng)用上的空白，在軍工國防、航空航天、兵器電子、船舶艦載等各個領(lǐng)域的外場測控 場合和科學(xué)試驗研究場合 都有廣泛的應(yīng)用。由于 PXI 便攜式測控系統(tǒng)的特殊性，不同的測控項目，要求各異，測控領(lǐng)域國內(nèi)外著名廠商很難專門投入研發(fā)去設(shè)計滿足這類小批量多樣化的定制需求。
本文從介紹 NI 和 PXI 總線入手，逐步展開，深入淺出分析了 PXI 便攜式測控系統(tǒng)的需求背景，同時對其需求特殊性和定制化特點做了詳細的說明。本文還全面系統(tǒng)地介紹了 PXI 便攜式測控系統(tǒng)的方案特點和技術(shù)路線，它們是如何被越來越多的用戶認可和使用的，作為臺式及機架式儀器平臺的強有力補充，它們又是如何配合測控領(lǐng)域國內(nèi)外著名廠商在各種便攜式測控場合發(fā)揮著越來越重要的作用。
本文提綱如下：
測控系統(tǒng)無處不在 NI 在測控行業(yè)具有領(lǐng)導(dǎo)地位 PXI 總線的由來 從 PXI 總線到 PXIe 總線 PXI 和 PXIe 總線持續(xù)推動測控系統(tǒng)升級 測控系統(tǒng)對便攜式的需求 PXI 便攜式測控系統(tǒng)應(yīng)運而生 面向 PXI 便攜式測控系統(tǒng)的深度定制服務(wù)
一、測控系統(tǒng)無處不在
測控系統(tǒng)，是一類兼具測量和控制功能的系統(tǒng)，在各個行業(yè)里都有廣泛的應(yīng)用。在不同的測控環(huán)境下，針對不同的測控對象，測控系統(tǒng)會有不同的測控任務(wù)，系統(tǒng)中內(nèi)置不同的功能模塊，涵蓋從數(shù)字信號到模擬信號、從低頻信號到高頻信號、從低吞吐量數(shù)據(jù)到高吞吐量數(shù)據(jù)等，測控系統(tǒng)內(nèi)的軟件和功能模塊互相配合，執(zhí)行用戶預(yù)先開發(fā)好的各項測控程序。
二、 NI 在測控行業(yè)具有領(lǐng)導(dǎo)地位
創(chuàng)立于 1976 年 的 National Instruments（美國國家儀器有限公司，簡稱 NI ） 是測控行業(yè)行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者 ， 其 總部設(shè)于 美國 德克薩斯州首府 奧斯汀 ，是一家測量行業(yè)的上市公司，在世界各地設(shè)有 50 多個分公司和辦事處。 40 多年來， NI 發(fā)布的軟件開發(fā)平臺和一系列硬件測控功能模塊 幫助測試、控制、設(shè)計領(lǐng)域的工程師與科學(xué)家解決了從設(shè)計、原型到發(fā)布過程中所遇到的種種挑戰(zhàn) 。 NI 為遍布全球各地的 30000 家不同的 用戶 提供多種應(yīng)用選擇 ，構(gòu)建了許多滿足不同功能需求的測控系統(tǒng)。需要特別指出的是， NI 的 PXI 產(chǎn)品系列在成千上萬的測控系統(tǒng)中扮演了舉足輕重的地位，是 NI 最活躍的明星產(chǎn)品系列。
三、 PXI 總線的由來
NI在 1997 年開發(fā)并發(fā)布了 PXI 規(guī)范，并在 1998 年正式推出，它是為了滿足日益增加的對復(fù)雜儀器系統(tǒng)的 測控 需求而推出的一種開放式工業(yè)標準。 NI 是 PXI系統(tǒng)聯(lián)盟（ PXI Systems Alliance ， 簡稱 PXISA） 的發(fā)起者和領(lǐng)導(dǎo)者。 如今 ， PXI標準由 PXISA 管理 ， 該聯(lián)盟由 全球 7 0多家公司組成，共同推廣 PXI 標準，確保 PXI 的互換性，并維護 PXI 規(guī)范。
深圳市厚物科技有限公司是國際 PXISA 正式成員，嚴格遵照 PXISA 規(guī)則，開發(fā)一系列嚴格滿足 PXI 標準規(guī)范的產(chǎn)品。厚物科技立足中國深圳，十多年持續(xù)專注研發(fā)和生產(chǎn)基于 PXI 模塊化儀器總線的測控產(chǎn)品，尤其是全系列專業(yè)完善的便攜式測控系統(tǒng)平臺解決方案，做到行業(yè)第一。
PXI是以 PCI （ Peripheral Component Interconnect ） 及 CPCI 為基礎(chǔ)再加上一些 PXI 特有的信號組合而成的一個架構(gòu)。 PXI 繼承了 PCI 的電氣信號，使得 PXI 擁有如 PCI 總線 的極高傳輸數(shù)據(jù)的能力，因此能夠有高達 132M B /s到 528M B /s的傳輸性能，在軟件上是完全兼容的。另一方面， PXI 采用和 CPCI 一樣的機械外型結(jié)構(gòu)，能同樣享有高密度、堅固外殼及高性能連接器的特性。
四、從 PXI 總線到 PXIe 總線
2005年底 ， 商業(yè) PC 機行業(yè)的總線技術(shù)從 PCI 演進到 PCI Express （ 簡稱 PCIe ） ，提高了總線的可用帶寬。與此同時， PXI 也 引入了 PXI Express （ 簡稱 PXIe ） 技術(shù)，顯著提高了總線帶寬。 PXI 將 PCI e 集成到 PXI 標準中，可以滿足更多的應(yīng)用需求。 PCI e 技術(shù)可以集成到背板中，同時維持與現(xiàn)有系統(tǒng)的后向兼容性。除了 x1 、 x4 和 x8 PCI e 鏈路外， PXIe 系統(tǒng)控制器插槽還支持高達 x16 的 PCI e 鏈路，可以為 PXI e 背板提供最高 24 GB/s 甚至更高 的帶寬。利用 PCI e 技術(shù)， PXI e 將 PXI 中的可用帶寬提高了 45 倍多，即從 132MB/s 提高到 24 GB/s 甚至更高。厚物科技研制推出的業(yè)界首款支持雙固態(tài)硬盤（ 1 個 NMVe 接口 SSD 用于系統(tǒng)盤及 1 個 SATA 接口 SSD 用于數(shù)據(jù)盤）的四核八線程高性能控制器 PXIe-9170 ，就支持 PCIe Gen3.0 鏈路，提供高達 16GB/s 的鏈路帶寬，可以滿足高帶寬、大數(shù)據(jù)量吞吐的測試要求。
五、 PXI 和 PXIe 總線持續(xù)推動測控系統(tǒng)升級
PXI 總線產(chǎn)品為測控系統(tǒng)提供了 高性能、高堅固性、低成本的配置方案 。 PXI將 PCI 電氣總線與 CPCI 中堅固的、模塊化的歐式機械封裝結(jié)合在一起，增加專門的同步總線和一些關(guān)鍵的軟件性能 ，非常適合于開發(fā)大型測試測控系統(tǒng) 。 此外， PXI增加 的 一些機械、電氣和軟件方面的性能，定義了用于測試測量、數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)制造等應(yīng)用的完整系統(tǒng) ， 這些系統(tǒng)為生產(chǎn)測試、
軍事和航空航天、機器監(jiān)測、自動化和工業(yè)測試等 測控 應(yīng)用提供 最完善、最專業(yè)的 服務(wù)。 PXI 可以快速方便升級替換傳統(tǒng)的 CPCI ，更進一步 ， 升級后的高速 PXIe 總線產(chǎn)品 還可以維持與 PXI 模塊間的軟件、硬件兼容性。正是由于此性能的增強， PXI 和 PXIe 產(chǎn)品持續(xù)在推動各行業(yè)領(lǐng)域測控系統(tǒng)的升級換代，而且還不斷部署在以前 只能由昂貴的專用硬件實現(xiàn) 的眾多測控 領(lǐng)域。
六、測控系統(tǒng)對便攜式的需求
在軍工國防、航空航天、兵器電子、船舶艦載等各個領(lǐng)域 等野外實戰(zhàn)應(yīng)用場合和科學(xué)試驗研究場合 ，被測對象往往越來越復(fù)雜，這對測控系統(tǒng)也提出了越來越高的要求，比如測控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、輕量化、加固性、維護性、便攜性等。上述領(lǐng)域的大部分測控任務(wù)在具體開展時，被測對象往往并不在室內(nèi)，因為試驗環(huán)境場地的特殊性，測控設(shè)備往往是室內(nèi)調(diào)試好后再長途運輸?shù)綇?fù)雜惡劣的戶外環(huán)境進行現(xiàn)場部署和調(diào)試。目前測控領(lǐng)域的國外廠商只提供基于臺式和機架式的標準測控儀器平臺，并沒有專門針對上述特殊測控場合推出便攜式測控系統(tǒng)平臺。深圳市厚物科技有限公司十多年來持續(xù)專注研發(fā)和生產(chǎn)便攜式測控系統(tǒng)平臺，其全系列專業(yè)完善的產(chǎn)品，已做到行業(yè)第一。
便攜式測控系統(tǒng)需要具備專業(yè)的結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計，不但需要集成測控系統(tǒng)所需的各功能模塊，而且需要集成全鋁鎂合金結(jié)構(gòu)的加固機箱、高質(zhì)量寬溫測控電源、工業(yè)寬溫顯示屏、工業(yè)電阻觸摸屏（或工業(yè)電容觸摸屏）、工業(yè)硅膠防水鍵盤、工業(yè)觸控板、加固把手、硅膠防撞包角、調(diào)理及接口轉(zhuǎn)接模塊、航插接口適配器和硅膠 IO 防護擋條等。結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計其目的是為用戶減輕繁瑣的設(shè)備拆卸、搬運和組件搭建調(diào)試等工作，堅固便攜式設(shè)計，非常方便用戶在不同地點不同使用環(huán)境中快速對測控系統(tǒng)進行調(diào)試和操作。厚物科技 HW-1683 測控平臺集成度很高，便攜性優(yōu)勢明顯，專業(yè)的加固設(shè)計和合理的散熱設(shè)計，即便在惡劣的外場環(huán)境中，也可以為測控系統(tǒng)正常工作保駕護航，順利完成各項測控任務(wù)。
七、 PXI 便攜式測控系統(tǒng)應(yīng)運而生
復(fù)雜的外場環(huán)境和測控應(yīng)用的特殊性需要一套專業(yè)穩(wěn)定的便攜式測控系統(tǒng)，該系統(tǒng)還需要具備最為重要的一個特點是，需要支持測控行業(yè)占主導(dǎo)地位的測控總線： PXI 總線和 PXIe 總線。 對于大部分復(fù)雜的測控系統(tǒng)應(yīng)用場合，由于用戶對測控系統(tǒng)的集成度要求非常高，要求系統(tǒng)平臺加固性，要求整機輕便化，要求內(nèi)置多個 PXI 或 PXIe 模塊實現(xiàn)多通道高密度，為此就要專門為 PXI 便攜機研發(fā)堆棧式結(jié)構(gòu)的 PXIe/PXI 背板（ 比如厚物科技 研制推出的 業(yè)界首款 3U 6槽 13.3 寸 PXIe筆記本 HW-1363 ）。
由于 便攜式測控平臺 內(nèi)部空間有限，需要專門為 PXI 便攜機研發(fā)符合 PXI 標準規(guī)范的配套系統(tǒng)電源（ 比如厚物科技 研制推出的 業(yè)界首款 3U 18槽 18.5 寸 PXIe/PXI加固 便攜式測控平臺 HW-19183 ）。
有些外場測試項目中需要便攜式測控系統(tǒng)自帶電池，甚至要求可不中斷測控工作前提下更換電池以達到長期續(xù)航，這就需要便攜式測控平臺具有智能鋰電池系統(tǒng)，專業(yè)有效地管理便攜式測控平臺的電源系統(tǒng)（ 比如厚物科技研制推出的業(yè)界 首款 3U 6槽 13.3 寸 PXIe 一體機 HW-1363 i 和 3U 6 槽 15.6 寸 PXIe 筆記本 HW-1663 ）。
厚物科技創(chuàng)始人 楊誠畢業(yè)于清華大學(xué)自動化系， 曾在 NI 工作多年，對 PXI e/PXI 規(guī)范、 測控 總線標準和 加固便攜式 產(chǎn)品 設(shè)計 開發(fā)有 較為 深入的研究 。近幾年，針對 PXI 便攜式測控系統(tǒng)需求，厚物科技直接與 NI 及 NI 的眾多系統(tǒng)集成商深度合作，持續(xù)研發(fā)推出一系列 PXIe/PXI 便攜式測控系統(tǒng)平臺，外形設(shè)計美觀，結(jié)構(gòu)設(shè)計堅固，品質(zhì)嚴格保證，專業(yè)性強， 比如 15 .6 寸 3U 8槽 PXIe/PXI 便攜 式測控設(shè)備 HW-1683 、 1 8.5 寸 3U 8槽 PXIe/PXI 便攜 式測控設(shè)備 HW-1983 和 1 8.5 寸 3U 1 8槽 PXIe/PXI 便攜 式測控設(shè)備 HW-19183 等 。厚物科技開發(fā)的這一系列嚴格滿足測控行業(yè)需求的 安全、可靠、易于管理的 PXI 便攜式測控系統(tǒng)，填補了現(xiàn)有的臺式及機架式儀器在外場測控及便攜測控應(yīng)用上的空白，已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。
八、面向 PXI 便攜式測控系統(tǒng)的深度定制服務(wù)
對于 PXI 便攜式測控系統(tǒng)，厚物科技還為用戶提供全面專業(yè)的深度定制服務(wù)，包括定制設(shè)備的尺寸、定制設(shè)備的規(guī)格性能、定制設(shè)備滿足高低溫工作條件、定制設(shè)備以滿足特殊的環(huán)境適應(yīng)性、定制設(shè)備的外觀顏色、定制設(shè)備的鐳雕和絲印、定制 PXIe/PXI 控制器及其功能模塊的外部航插接口、定制設(shè)備配套的航空拉桿箱、定制堆棧式結(jié)構(gòu) PXIe/PXI 背板，甚至定制特殊的 PXIe/PXI 控制器或功能模塊等，這類深度定制的 PXI 便攜式測控系統(tǒng)非常 適用于軍工國防、航空航天、兵器電子、船舶艦載等野外實戰(zhàn)應(yīng)用場合和科學(xué)試驗研究場合。
關(guān)于厚物科技
深圳市厚物科技有限公司立足中國深圳，持續(xù)專注于 PXIe PXI CPCI VPX 模塊化儀器 測控系統(tǒng)平臺 的研發(fā)與生產(chǎn)， 提供便攜式、車載式、臺式、手持式、機架式五大系列 MCS 測控系統(tǒng)平臺，包括外場便攜式測試設(shè)備、加固機架式測試設(shè)備、手持式儀器、車載式設(shè)備等，多款創(chuàng)新型設(shè)備已列裝到軍工國防、航空航天、兵器電子、船舶艦載等裝備保障領(lǐng)域， 是行業(yè)第一測控系統(tǒng) 平臺 服務(wù)商。
厚物科技是國際 PXISA 正式成員， 持續(xù)開發(fā)嚴格滿足行業(yè)需求的、安全可靠的、易于管理的測量測試測控設(shè)備及儀器， 在軍工國防、航空航天、兵器電子、船舶艦載、 智能航電 、 核電工程 、 軌道交通 、 智慧互聯(lián) 等行業(yè)積累了十幾年產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗，對儀器設(shè)備、總線標準 、產(chǎn)品 設(shè)計及開發(fā)有深入研究，具有專業(yè)的 PXIe PXI CPCI VPX 模塊化儀器技術(shù)研發(fā)團隊，來自國 內(nèi)外測控儀器行業(yè)知名企業(yè) ，團隊帶頭人有海外留學(xué)及在國外頂級技術(shù)公司工作的背景 。
厚物科技量身定制，快速響應(yīng)，堅持用最快的速度、最先進的技術(shù)為行業(yè)用戶提供一攬子解決方案，持續(xù)為各行業(yè)用戶提供專業(yè)完善的一站式交鑰匙 ODM 定制服務(wù)，交付嚴格符合用戶要求的全生命周期的產(chǎn)品及技術(shù)解決方案。
厚物科技既服務(wù)于國家 重點行業(yè) ，也服務(wù)于軍工國防 領(lǐng)域 。自強不息、厚德載物，是厚物科技的企業(yè)文化；專業(yè)專注、極致完美，是厚物科技的敬業(yè)態(tài)度。作為中國的民族企業(yè)，厚物科技將牢記使命，為科技的進步和民族的復(fù)興貢獻所有力量。
