Unowocześnienie i rozszerzenie oferty edukacyjnej na kierunku

Automatyka i Robotyka na Wydziale Automatyki, Elektroniki

i Informatyki Politechniki Śląskiej –

otwarcie specjalności i przygotowanie kadr

Nr projektu: POKL.04.01.01-00-270.08

Materiały dydaktyczne dla przedmiotu

„OPROGRAMOWANIE SYSTEMÓW POMIAROWYCH”,

kierunek Automatyka i Robotyka, specjalność „Technologie

informacyjne w automatyce

i robotyce”

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

System PXI

wprowadzenie

Opracował: dr inż. Roman Wyżgolik,

ver.03.2010

Publikacja współfinansowana przez Unię Europejską ze środków

Europejskiego Funduszu Społecznego

Publikacja dystrybuowana bezpłatnie

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z systemem PXI oraz jego oprogramowaniem. W czasie

trwania ćwiczenia studenci konfigurować będą tory pomiarowe dla sygnałów elektrycznych,
będą rejestrować i analizować sygnały z wykorzystaniem dedykowanego do poszczególnych
modułów oprogramowania. Stworzą też własny program w środowisku LabVIEW.

2. Wstęp

PXI (skrót od PCI eXtension for Instrumentation) jest modułową platformą akwizycji danych i

sterowania, bazującą na magistrali PCI (Peripheral Component Interconnect) oraz PCI Express
(PXIe), dostosowaną do pracy w warunkach przemysłowych. Standard PXI rozwijany jest przez
konsorcjum kilkudziesięciu firm, pod nazwą PXI Systems Alliance (

http://www.pxisa.org

).

Wygląd przykładowego systemu PXI pokazano na rys.1.

Rys.1 Przykładowy system PXI (po prawej) oraz kaseta (chassis) systemu PXIe

Podstawą jest standard CompactPCI, będący niczym innym jak przemysłową wersją magistrali

PCI. W odróżnieniu od desktopowego PCI, ustalony jest rozmiar kart oraz zastosowano
przemysłowe złącze IEC do podłączania kart w systemie. Rozmiar kart bazuje na standardzie
Eurocard, tj. dostępne są karty różniące się wysokością: 3U (100x160mm) oraz 6U
(233x160mm). Na rys.2 przedstawiono oba rodzaje kart PXI.

a)

b)

c)

Rys.2 Karty systemu PXI: a) widok karty rozmiaru 3U od strony złącza, b) karta 3U PXI , c)
karta 6U PXI

System PXI charakteryzuje się bardzo dużą przepustowością. W wersji podstawowej jest

typowa dla magistrali PXI, czyli maksymalnie 132 MB/s, zaś dla PXIe maksymalnie 6 GB/s

Oparcie platformy PXI o architekturę PCI zapewnia pełną kompatybilność z systemami

operacyjnymi stosowanymi na komputerach klasy PC, w szczególności musi być zapewniona

kompatybilność z systemem MS Windows. Ponadto specyfikacja PXI wymaga, aby wszystkie
urządzenia poddawane były odpowiednim testom środowiskowym, aby sprostać podwyższonym
wymaganiom co do wytrzymałości mechanicznej na drgania, podwyższoną temperaturę i
wilgotność.

3. Kaseta PXI (Chassis)

Kasety PXI posiadają typowo 4, 6, 8, 14 lub 18 slotów. Przykładową kasetę wraz z

zamontowanymi modułami i kontrolerem osadzonym pokazano na rys.3. Kaseta wyposażona
jest w płytę montażową (backplane) do której dołączane są poszczególne moduły. Na płycie
znajduje się szyna PCI, szyna lokalna do przesyłania sygnałów cyfrowych i analogowych
pomiędzy modułami oraz układy wyzwalania i zegarowy (patrz rys.4). Zegar systemowy
generuje sygnał o częstotliwości 10MHz, może być wykorzystany do synchronizacji
poszczególnych modułów, przy tworzeniu impulsów wyzwalających.

Rys.3. Wygląd przykładowej kasety PXI z zainstalowanym kontrolerem i modułami.

Rys.4 Synchronizacja zapewniana przez szynę Trigger (wyzwalanie) i zegar systemowy 10MHz

4. Kontroler

System PXI może być wyposażony w kontroler osadzony (embedded kontroler), bazujący

najczęściej na procesorach stosowanych w notebookach (tzw. procesorach mobilnych) lub może

być sterowany z poziomu komputera PC/notebooka – wówczas w kasecie PXI w miejsce
kontrolera instaluje się specjalny, szybki interfejs MXI (Multiplatform eXtension for
Instrumentation) a w komputerze PC lub notebooku odpowiednio kartę PCI/PCIe lub
ExpressCard /PCMCIA.

Kontroler osadzony posiada standardowe złącza dostępne w zwykłym komputerze PC i w

zależności od wersji może być wyposażony dodatkowo o złącze interfejsu GPIB do komunikacji
z przyrządami pomiarowymi stacjonarnymi (oscyloskopami, multimetrami, itp.) i czytnik kart,
np. CF. Na rys.5 pokazano wygląd kontrolera osadzonego i zestawu z interfejsem MXI.

Rys.5 Kontroler osadzony (po lewej) systemu PXI i zestaw PXI z interfejsem MXI

5. System PXI w laboratorium OSP

W laboratorium Zakładu Pomiarów i Systemów Sterowania znajduje się system PXI oparty o

kontroler wbudowany. W skład systemu wchodzą:

• kaseta NI PXI-1042Q,
• kontroler NI PXI-8187,
• moduły:

i.

magistrali CAN NI PXI-8464,

ii.

multimetru 6.5 cyfry NI PXI-4070,

iii.

karty DAQ NI PXI-6251,

iv.

przełącznik kanałów pomiarowych NI PXI-2593,

v.

oscyloskopu NI PXI-5112.

Na kontrolerze zainstalowany jest system operacyjny Windows XP oraz oprogramowanie

LabVIEW. Wygląd systemu pokazano na rys.6. Na rys.7 pokazano zrzut ekranu monitora z
otwartymi aplikacjami dla wybranych modułów systemu PXI.

6. Literatura uzupełniająca

[1]

PXI Hardware Speciffication Rev. 2.2, PXI Systems Alliance, 2004 (dostępny na stronie

www.pxisa.org

).

Rys.6 Wygląd systemu PXI dostępnego na stanowisku laboratoryjnym w Zakładzie Pomiarów
i Systemów Sterowania

Rys.7 Zrzut ekranu monitora z otwartymi aplikacjami dla wybranych modułów systemu PXI