1網絡化測控機電工程與自動化學院儀器科學與技術系董志2第8次課內容：現場總線技術1、現場總線概述2、控制局域網絡總線CAN3、基金會現場總線FF4、PROFIBUS現場總線5、DeviceNet現場總線3網絡化測控系統的層次結構以信息共享為目的公共Internet構建過程控制與處理工業以太網構建現場設備級網絡現場總線、以太網4第9次課內容： LXI總線1、概述2、物理規范3、同步與觸發4、LAN通信規范5、Web接口規范5第9次課內容： LXI總線1、概述2、物理規范3、同步與觸發4、LAN通信規范5、Web接口規范61.1儀器互聯方式的發展GPIB（GeneralPurposeInterfaceBus）通用標準接口總線

1972年由美國HP公司首先提出的，定名為HP―IB。之后這套總線相繼為IEEE和IEC認可，并正式頒布了IEEE488和IEC625標準文本。我國也制定了相應的國家標準?？偩€由24芯無源電纜組成，其中16條為信號線，其余為屏蔽線和地線。16條信號線中有8條數據總線，3條掛鉤總線和5條管理總線?？偩€上最多可掛14臺儀器。系統各器件采用總線方式連接，總線連接器包括插頭和插座。71.1儀器互聯方式的發展81.1儀器互聯方式的發展9VXI總線系統結構允許不同生產廠家的各種儀器、接口插板或計算機，以模塊形式共存于同一VXI總線主機箱中。對VXI總線系統的控制可以通過主機箱外的外部控制器（微型計算機），也可以通過嵌入主機箱內的內部控制器。內嵌式控制器及用于連接外部計算機的翻譯器和接口都是放置在VXI主機箱的零號槽位置。因此，也常稱為零槽模塊或零槽控制器。有ABCD四種尺寸模塊，C尺寸模塊應用最廣。VXI通用背板總線（VMEbusextensionsforInstrumentationVME總線在儀器領域的擴展）1.1儀器互聯方式的發展101.1儀器互聯方式的發展111.1儀器互聯方式的發展121.1儀器互聯方式的發展13PXI總線1.1儀器互聯方式的發展14現有測試總線的局限性GPIB無法提供多臺儀器同步和觸發的功能；帶寬不足;VXI整個結構太貴，起步成本太高；插卡的應用必須受限于機箱;射頻和微波應用受到限制；模塊數量受到限制；帶寬不足；1.2產生背景15現有測試總線的局限性PXI整個結構太貴，起步成本太高；插卡的應用必須受限于機箱;射頻和微波應用受到限制；模塊數量受到限制；支持的供應商太少；

以上總線都無法很好解決、實現遠程的編程、控制、測試測量、故障診斷、獲得數據等需求！1.2產生背景161.2產生背景17

LXI（LAN-basedExtensionsforInstrumentation—局域網技術在儀器領域的擴展)總線是以LAN（局域網）為基礎，建立在IEEE802.3(以太網)和IEEE1588(TriggerBus)之上，是新一代測量儀器接口標準，其具體思想是將成熟的以太網技術應用到自動測試系統中，以替代傳統的測試總線技術（如GPIB、VXI、PXI等）。1.3定義2004年9月美國安捷倫公司和VXI科技公司聯合推出LXI總線的概念；

2005年6月成立了LXI聯盟；

2005年8月正式發布了LXI總線標準1.0版，標志著LXI正式誕生；

2006年8月又推出了LXI標準1.1版本；

2006年9月中國成立了LXI總線聯合體。181.3定義191.3定義201.3定義21可以提供多臺儀器同步和觸發的功能；帶寬可達10Gbit/s;成本較低；無需機箱支持;可接受射頻、微波等無線信號；設備數量不受限制；支持的供應商很多；1.4LXI總線的優勢2223

以太網標準

(TCP/IP,DHCP,URL/IPaddresses,DynamicDNS,Auto-MDIX)接口標準

(IVIdriver,VXI-11discovery,Devicelocking,Security)儀器的網頁

(Information,Set-up,control,anddataaccessfromawebbrowser)物理標準

(IECsizes,Power,Cooling,FrontpanelIndicators,Resetbutton)觸發標準

(LANtriggers,IEEE1588timesynchronization,Triggerbus)24可以提供多臺儀器同步和觸發的功能；帶寬可達10Gbit/s;成本較低；無需機箱支持;可接受射頻、微波等無線信號；設備數量不受限制；支持的供應商很多；LXI提供遠程的儀器的控制、監視和診斷；LXI總線基于LAN,LAN是一個開放的工業標準，優點突出；1.4LXI總線的優勢25C類：提供LXI標準的LAN和Web瀏覽器接口（不支持物理觸發和IEEE1588定時要求）;B類：除C類功能外，支持IEEE1588定時要求;A類：除B類功能外，還支持硬件觸發。1.5LXI總線設備的分類261.制定規范的目的和適用范圍；2.規定了機架安裝和非機架安裝設備的機械和電氣標準；3.控制模塊和系統的狀態序列；4.介紹模塊至模塊消息的數據格式；5.用于精度要求較高的場合的相關規范；6.所有LXI設備都必須使用IVI規定的驅動程序；7.必須使用802.3規范的以太網，對速度和傳輸媒介沒有限制。1.6LXI總線規范278.LXI設備必須支持TCP/IP網絡；9.LXI設備必須能夠提供HTMLWeb網頁進行配置、控制、通信；10.LXI設備必須支持能夠用于查找、識別的VXI-11協議；11.

安全性規范；12.

文件規范；13.LXI標記使用規范。1.6LXI總線規范28第9次課內容： LXI總線1、概述2、物理規范3、同步與觸發4、LAN通信規范5、Web接口規范292.物理規范規定了機架安裝和非機架安裝設備的機械和電氣標準。全寬度：482.6mm（19英寸）高度：1U（44.45mm，1.75英寸）~4U（7英寸）特別：規范了半寬度機架安裝標準。302.物理規范31指示燈設置規范電源LAN狀態IEEE1588狀態LED顏色雙色（橙/綠）雙色（紅/綠）雙色（紅/綠）水平方向

左中右垂直方向

下

中

上標記POWER（PWR）LAN15882.物理規范32電源規范推薦：100V~240V、47～66Hz交流供電（兩相或三相均可）。允許：48V直流供電（隔離的DC輸入）；PoE供電（通過以太網電纜供電）。電源開關位置推薦：后面板右下角（獨立使用）；前面板右下角（機架安裝）。2.物理規范33連接器（LAN、觸發、I/O）LAN類型：RJ-45連接器、M-12型連接器、屏蔽的CAT5電纜（在惡劣環境中使用）。LAN位置：后面板其他連接器左邊。觸發總線類型：25針連接器。觸發總線位置：后面板電源連接器右邊（從后面看）。I/O連接器類型：由設備供應商或用戶確定。I/O位置：前面板（允許后面板）。2.物理規范34第9次課內容： LXI總線1、概述2、物理規范3、同步與觸發4、LAN通信規范5、Web接口規范353.同步與觸發觸發啟動一個動作的執行，如測量、輸出、開關閉合、儀器程序執行等。同步基于一個共同的時間標準，對準多個動作，如測量序列、信號激勵序列、時鐘等。363.同步與觸發GPIB總線設備的觸發方式37VXI總線設備的觸發方式3.同步與觸發38三種同步、觸發機制：LAN觸發；IEEE1588精密時鐘協議觸發；LXI觸發總線觸發。5種同步、觸發操作：來自控制器的驅動程序命令；來自另一模塊的LAN消息；基于IEEE1588時間的觸發；來自LXI觸發總線；其他硬件電平觸發。3.1LXI設備的同步與觸發39403.1LXI設備的同步與觸發413.1LXI設備的同步與觸發423.1LXI設備的同步與觸發433.2模塊至模塊的通信利用UDP多點廣播和TCP點對點傳輸實現模塊至模塊時間間的通信。必須能夠收聽在LAN上多點廣播的UDP事件消息。（響應或不響應、發送或不發送）忽略重復的UDP包接收（保證同步精度）。C類設備也可利用數據包中時間標志為“0”的方法實現模塊間通信（退化為LAN同步）44數據格式（UDP）1.HW檢測（3字節）：用于檢測是否是LXI數據包。當前應設值為“LXI”，“I”表示版本號，今后可能會變；2.域（1字節）：保留。缺省為“0”；3.事件ID（16字節）：表示LXIAPI定義的事件名（多于16字節截取前16字節；少于則補零）；4.序列（4字節）：序列號。每一臺儀器都必須有自己的一段序列號，每發送一個數據包+1（重復發送的數據包必須具有相同的序列號）；3.2模塊至模塊的通信455.時間標志（10字節）：秒（4字節）、納秒（4字節）、飛秒（2字節，保留），符號位用“納秒”最高位表示，如+2.000000001表示為：秒=0x00000002,納秒=0x00000001；如-2.000000001表示為：秒=0x00000002,納秒=0x80000001；3.2模塊至模塊的通信數據格式（UDP）466.初始時間（2字節）：表示IEEE1588的初始時間。7.標志（2字節）：表示數據包的類型，位0：錯誤信息，為“1”，表示錯誤消息；位1：重發信息，為“1”，表示重發的數據包；位2：硬件值，為“1”，表示觸發事件的邏輯值；位3：確認位，為“1”，表示前一個數據包成功接收；位4～位15：保留，必須設置為“0”。3.2模塊至模塊的通信數據格式（UDP）478.數據（任意字節數，但不能超過數據包容量）：數據長度（2字節）：后面的數據長度；標識符（1字節）：0～127是用戶自定義的數據類型，128～255是LXI保留。用戶數據（隨后的字節）：長度由數據長度字段給出，長度值不包含“標識符字段”。9.當達到數據長度后遇到“0”時，數據包結束。3.2模塊至模塊的通信數據格式（UDP）483.3IEEE1588精密時間協議在分布式系統提供同步實時時鐘；通過LAN實現納秒級的時間同步；在工業自動化和電信行業已經得到了廣泛的應用；由本地時鐘完成觸發行為；所有B類、A類LXI系統至少應包含一個高穩定度的時鐘源（UTC時間基準模塊）所有B類、A類LXI設備都必須包含IEEE1588主時鐘功能，僅支持從時鐘功能是不夠的。推薦IEEE1588設備應能夠實現40ns或更高的時間精度。對UTC的可溯源性：LXI的時間基準應是能夠跟蹤UTC的。49503.4LXI的硬件觸發利用硬件觸發可啟動LXI設備中的預訂動作，例如產生一個信號、進行一次測量或閉合某個開關。用于需要較高精度、較小等待時間的觸發，是對LAN觸發的補充。觸發總線由8對雙絞線組成，連接方式為菊花鏈、星形或混合結構。51菊花鏈結構3.4LXI的硬件觸發52星形結構3.4LXI的硬件觸發53混合結構3.4LXI的硬件觸發54觸發電纜與連接器3.4LXI的硬件觸發55硬件觸發總線驅動3.4LXI的硬件觸發56硬件觸發“線或”邏輯3.4LXI的硬件觸發57第9次課內容： LXI總線1、概述2、物理規范3、同步與觸發4、LAN通信規范5、Web接口規范584.LAN通信規范594.LAN通信規范LXI設備必須使用合適的IEEE802.xPHY/