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Pentair Technical Solutions

Modulare Plattform für Test- und Messanwendungen

27. März 2018, 15:45 Uhr | Von Christian Ganninger

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PXI-Technologie und ihre Erweiterung

Mit der Erweiterung des offenen PXI-Standards auf PXI Express (ab Spezifikation PXI-5) und der Implementierung des seriellen PCI Express-Busses, vervielfacht sich die verfügbare Systembandbreite von 132 MB/s auf bis zu 24 GB/s. PXI Express bietet neben der erhöhten Systembandbreite auch mehr Leistung pro Slot und eine erweiterte Timing und Trigger-Funktionalität durch einen dedizierten und synchronisierten 100 MHz Differential-Takt.

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Anforderungen an ein PXI Express-Chassis

Ein PXI Express-System kann in zwei Bereiche gegliedert werden: Der eine Bereich umfasst die Einsteckkarten (Prozessorkarten, Messkarten, IO-Karten etc.), die in unterschiedlichster Zusammenstellung anwendungsspezifisch ausgewählt werden. Diese bilden die eigentlichen Ziel-Funktionen des Systems ab. Den zweiten Bereich bildet das PXI Express-Chassis, es bietet die für den Betrieb der Einsteckkarten notwendige Infrastruktur wie das mechanisches Gehäuse, die Backplane, Kühlung, Stromversorgung usw.

Verglichen mit anderen Systemen, wie etwa CompactPCI, bei denen das Chassis lediglich eine passive Backplane beinhaltet und den Anforderungen an den mechanischen Schutz, die Stromversorgung und Kühlung gerecht werden muss, muss ein PXI Express-Chassis zusätzlich Timing-Funktionen und Signal-Architekturen berücksichtigen. Beim PXI Express (ab Spezifikation PXI-5) müssen an jedem Slot neben einem präzisen 10 MHz Single-ended-Takt, auch ein 100 MHz-Differenztakt sowie ein differentielles SYNC-Signal bereitgestellt werden. Die diesen Signalen zugrunde liegende Quelle (extern / intern / autark) muss im System-Betrieb verzögerungsfrei gewechselt werden können.

Eine weitere Funktion betrifft Systeme mit mehr als vier Peripherie-Slots, denn bei einer 4 Link-Konfiguration des System-Controllers ist die Anzahl von direkt möglichen Point-to-Point PCIe-Verbindungen auf vier Peripherie-Slots limitiert. Um größere Messsystem mit mehr als vier Slots zu ermöglichen, muss der PCI Express-Bus über einen oder mehrere PCI Express-Switches erweitert werden. Um im Chassis neben den PXI Express-Karten auch die älteren PXI-Karten am parallelen 32bit PCI-Bus zu betreiben, ist eine PCIe-to-PCI Bridge vorausgesetzt. Sehr oft werden PXI Express-Chassis in lärmempfindlichen Bereichen wie z.B. im Labor eingesetzt. In solchen Fällen ist eine aktive Regelung der Kühlleistung (Lautstärke der Lüfter) notwendig. All diese Anforderungen führen zu einer deutlich aufwändigeren Konstruktion des Chassis, mit deutlich mehr und komplexeren Komponenten im Vergleich zu anderen Systemen.