十五年磨礪 PXI應用迎來黃金時代

基于PCI的PXI標準從1997年被提出以來，作為挑戰存在已久的VXI出現的新鮮面孔，借助PC平臺的快速發展，PXI技術以驚人的速度在測試和控制應用領域得到廣泛應用。在PXI快速發展的過程中，1998年成立的PXI系統聯盟起了重要的推廣作用，系統聯盟在1999年就達到了50家，為PXI的起跑提供了強有力的支撐。

2005年PCI Express集成到PXI標準，2006年多核技術引入PXI，2009年發布PXImc（同一個系統中使用多個控制器）標準，這些最近幾年的技術完善，徹底讓PXI技術的應用得以加速。截止2011年底，PXI已經成為名符其實總線層面上的領先標準。

PXI技術的應用，是大多數人感興趣的話題，也是展示PXI最新技術應用價值最直觀的辦法。我們采訪了三家有代表性的企業，共同探討PXI技術的應用及發展前景。

應用空間與優勢

PXI作為主流的模塊化儀器平臺在工業界有著廣泛的應用，包含國防與航空航天領域以及各種民用的自動化測試領域。國防與航空航天的客戶更加注重系統的可靠性與可維護性，基于標準PXI平臺的測控系統，適用于多種嚴苛環境及工況。與于此同時，模塊化的架構增強了系統的長期可維護性。另一方面，以消費電子產品測試、汽車電子測試等為代表的民用自動化測試的客戶則由于電子產品功能日益復雜，集成度更高，而要求測試系統有更好的靈活性與可擴展性。基于PXI的軟件定義的模塊化系統架構很好的滿足了這一需求，針對復雜多樣的測試對象，可以由工程師利用軟件開發適合自己特定需求的測試系統。

具體而言，PXI技術在民用行業的應用主要包括：電力系統測試、汽車電子測試以及生產線測試、通訊終端測試等，利用PXI測量測試系統的模塊化緊湊型設計理念，取代了傳統的龐大的測試儀器組合，同時大幅提升測量測試的效率，另外，PXI還將多種功能的數據采集模塊整合在一個平臺中，實現多卡多功能的協同工作，從而提升了測量測試系統的精度。

而在國防領域中，PXI主要應用于雷達、聲納的信號采集與分析、武器裝備的自動測試與保障、航空航天設備的綜合測試等，由于軍工行業的特殊性，PXI測量測試系統除了具備民用領域的優勢外，還具備強固的機械設計結構特性，以保障測試系統的高可靠和高穩定，讓系統能夠在惡劣的環境中穩定運行。另外，由于PXI是一個開放式的架構，客戶還可以根據自己的需求開發針對特殊應用（如涉密設備）的功能模塊，PXI的模塊設計理念也可以讓整個系統的維護和升級更加容易，除此之外，PXI具備的高帶寬可以讓軍用測試系統能夠更快速、更精準。

目前基于PXI平臺的模塊種類非常多，美國國家儀器技術市場工程師姚遠以NI為例介紹，NI可向用戶提供500多種PXI產品，從PXI機箱、控制器、多功能數據采集（DAQ）設備、模塊化儀器，到圖像采集、運動控制、特定行業的通信協議接口等。其中NI的PXI模塊化儀器涵蓋了從直流到26.5GHz射頻的量測范圍，因此，可以說PXI平臺在業界有著非常廣泛的應用范圍，并不像其他總線平臺只是專注于某些特定的領域。PXI Express為PXI平臺帶來的一個最重要的優勢就是數據吞吐量的極大提高，從而使得PXI平臺可以用于很多新興應用領域，這其中很多領域在以前只能由昂貴的專用硬件實現，比如利用高帶寬的中頻儀器進行通信系統測試，高速數字協議接口，高速圖像采集等等。可以期待，隨著商業PC總線的進一步發展，PXI平臺還將繼續利用這些最新技術，幫助更多領域的工程師和科研人員，確保他們測試測量與控制應用的成功。

凌華科技談到技術優勢，特別指出，隨著應用需求的不斷變化，PXI原有的132MB/s的系統帶寬已不能滿足新的應用，如高帶寬的測量測試系統，需要實時數據記錄的系統等，而PXI Express正是為滿足這些新的應用而誕生。PXI Express能夠提供最高8GB/s的系統帶寬，升級的同步和觸發功能，可以滿足更到精度和更高帶寬應用的測試需求。

泛華恒興總經理高向東認為，PXI最大的優勢是整個生態系統里，有不同的廠商從不同角度對整個產業鏈里貢獻力量，這些廠商利用自己的優勢，在各個環節完善整個PXI技術，并且利用通用性的PXI模塊，可以讓很多測試方案實現兼容，這是PXI發展這么多年如此迅速的重要優勢。

差異化創造價值

PXI作為一個公開的開放性標準，越來越多企業參與其中，開發基于PXI的產品。在開始階段PXI可以以集團優勢沖擊其他技術的市場份額，而當PXI成為領導者，如果幫助各個聯盟成員進行差異化設計，以避免同質化競爭并確保自己市場地位就成為一個現實的問題。

PXI無論從技術角度還是市場角度都日益成熟。有越來越多的儀器廠商開始投入對PXI產品的研發。PXI系統聯盟市場委員會主席Matthew Friedman表示， PXI系統聯盟最大程度上保證了各個廠商產品的互操作性與兼容性，因此，充分的市場競爭為PXI的使用者帶來了很多益處。一方面，各個廠商的PXI產品從功能上可以取長補短，滿足不同應用的需求；另一方面，從長期可維護性上看，不同的PXI供應商都可以提供功能類似的PXI產品，也保證了PXI系統的長生命周期以及可替換性。他特別指出，這些儀器廠商原本都有自己傳統擅長的領域，基于PXI這樣一個開放的標準平臺，儀器廠商可以利用自己在某些領域的經驗累積，完成特定功能板卡的開發。毫無疑問，這些模塊的推出，也將進一步豐富整個PXI平臺的硬件選擇。對于企業自身來說，通過差異化的開發也可以展現出自己與其他儀器廠商所不同的技術優勢。

凌華科技給出的答案則是采取兩種并行的發展策略，一是專注于PXI/PXIe的計算平臺，也就是機箱和控制器，利用凌華科技本身在電腦設計與制造領域的豐富經驗，以及與Intel保持的緊密伙伴關系，可以讓產品在市場上具備獨特的優勢。第二，凌華會針對垂直應用推出特定功能的PXI/PXIe功能模塊，如針對音頻/噪聲/振動測試的高精度動態信號采集模塊，針對HDMI視頻/音頻的PXIe采集模塊，針對高速高帶寬應用的PXIe數字化儀等，以滿足垂直行業的特殊需求。

高向東則將積累經驗作為對這個問題的回答，泛華希望能避開其他廠商的主打方向，而是瞄準特殊的應用與群體，借助自己的各種優勢，能夠在這個領域拓展市場需求，做到專精某些領域，從而創造差異化的優勢，同時也搜集各種市場信息，適當開發別人沒有的產品，填補空白。

開拓應用與降低成本

高向東介紹，通過擴展PXIe的帶寬，之前一些無法通過背板總線傳輸的高速數據現在可以實現，但是嵌入式處理器和控制器還無法應對海量數據，特別是通信雷達的中頻信號的實時處理，不過其他技術的加入還是讓PXI有了更多的應用擴展。

而面對新的應用領域擴展，通信測試是近年來PXI系廠商最熱衷的話題。就通訊測試而言，PXI/PXIe已經廣泛地應用于3G通訊設備的信號測試，而4G還在蓬勃發展，我們相信在未來，PXIe也可以在4G通訊設備的信號測試中扮演重要的角色。另外，PXIe還可以在國家重點的科研項目中發揮作用，如重離子加速等。在航空航天的應用中，PXIe也將深入到更核心設備的測量測試系統中，所以，我們可以有充足的理由去期待PXIe在未來幾年的蓬勃發展。

PXI作為一個總線標準，其初始測試應用更多面對工業級和國防航天應用，對于消費產業來說，其成本并不低。當一個技術逐漸成熟之后，成本問題就被廣泛提出，降低PXI相關技術的測試成本問題以使PXI面對更廣的市場應用，是PXI成為業界領先標準后一個現實的問題。

姚遠認為，相比于分立式的傳統儀器，基于PXI的模塊化儀器是一個測試功能集成式的系統，在硬件成本上，這種集成式的儀器系統本身就具有非常巨大的優勢，而且隨著商業技術的不斷成熟，這些技術的成本也會降下來（如CPU、FPGA技術等），相應的PXI產品的成本自然也會不斷降低。另一方面，從構建一個自動化測試系統的角度，除了硬件方面的花費，往往更大的成本來自于軟件開發，工程師的薪水等隱性成本，通過以軟件為中心的模塊化架構可以大幅度地減少隱性成本的部分，從而使總的系統成本降低。最后，從發展的角度看，模塊化系統易于升級和擴展，當系統有升級的需要時，用戶只需要針對某個模塊進行單獨替換或升級，從而可以最大程度上保證企業的投資回報。

凌華科技的觀點有類似之處，特別指出，隨著FPGA技術的不斷發展，越來越多的功能可以通過FPGA輕松得以實現，從而節省PXI/PXIe的硬件研發成本及制造成本，最終會降低PXI設備的組合成本。同時PXIe可以向下兼容原有的PXI功能模塊，保護了原有的投資，進而節省了客戶系統升級的成本。目前，PXI/PXIe的價格已經可以被接受，這也是目前PXI/ PXIe市場繁榮的重要原因之一。

泛華恒興總經理高向東則表示，對于國內企業，PXI技術要本著觀望、學習和接受的態度，先掌握技術的基本細節，然后借助自己的優勢和對本地客戶的理解，開發出有針對性的產品方案，幫助客戶解決測試問題。強調競爭優勢包括性價比、服務等。而對PXI技術而言，前期其實各個企業已經獲得了相對很高的利潤，投入的研發成本也逐漸收回。隨著進入的企業越來越多，自然會拉低市場產品的價格，他認為降價只是時間的問題。

之所以談到成本，因為當PXI迎來黃金時代之際，AXIe這個可以兼容PXI的技術也已經誕生兩年多了（見本刊2009年10月期）。AXIe是將AdvancedTCA的架構引入到測量測試應用中，作為一個全新的測量測試架構，AXIe具備比PXI更高的系統帶寬，主要應用是針對半導體測試。就凌華科技的角度來看，AXIe剛剛建立了相對完整的體系架構，還需要更多的實際應用來驗證和完善。凌華科技的觀點是，第一， PXI技術是基于PC技術發展而來的，如果有更高速的測試應用出現時，代表著PC技術已經實現，那么這時，PXI肯定會將這種先進的PC技術引入到PXI中，從而滿足更高帶寬的測試需求；第二，AXIe作為新的測量測試架構，在面對更高速率測試需求時，能夠輕松應對。而目前阻礙AXIe獲得更多發展空間的最大問題就是成本，如果成本上PXI不能保持太多的優勢，那么AXIe的發展也許是出乎意料的。高向東則認為，PXI在內部總線上還有優勢，AXIe相對面向高端應用，目前和PXIe還沒有太多重合的競爭，但是未來要看AXIe的發展與擴展方向。而LXI作為外部總線，對分離式儀器，通過外部服務器管理更有管理優勢，以調配測試資源。