模塊化儀器比傳統(tǒng)儀器的尺寸大大減小，適合安裝在電路卡上，同時(shí)也可以將多個(gè)卡插入具有通用計(jì)算機(jī)接口、電源和互連的框架中。模塊化儀器框架包括使用標(biāo)準(zhǔn) PCIe 接口的計(jì)算機(jī)、PXI 測(cè)試框架或基于 LXI 的盒子，工程師通常會(huì)使用多個(gè)卡并將其配置到測(cè)試系統(tǒng)中，系統(tǒng)可能包含多個(gè)儀器、具有多個(gè)通道的單一儀器類型或兩者的組合。

上圖顯示了配備兩個(gè) PCIe 模塊化數(shù)字化儀的便攜式計(jì)算機(jī)。這種緊湊、獨(dú)立的裝置可在車輛內(nèi)使用，允許車輛行駛時(shí)進(jìn)行測(cè)量。基于 PXI 的模塊化系統(tǒng)并不具有自主性，他們需要外部顯示器和鍵盤才能工作，但可以在單個(gè)機(jī)箱內(nèi)按需配置更多數(shù)量的模塊化儀器。基于 LXI 的系統(tǒng)（例如虹科數(shù)字化儀和AWG二合一產(chǎn)品）非常適合實(shí)驗(yàn)室安裝和移動(dòng)使用，通過(guò) LAN 提供大量通道和連接，以便與筆記本電腦或遠(yuǎn)程控制室監(jiān)測(cè)和控制直接連接。

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02

車載電子

The second part

車載電子子系統(tǒng)的基礎(chǔ)是微處理器。

這些微處理器與標(biāo)準(zhǔn)微處理器的不同之處在于具有更高的環(huán)境和可靠性標(biāo)準(zhǔn)，以及添加了專用車輛總線和接口（例如 CAN、LIN 和 PSI5）。這些接口允許微處理器與其他處理器、傳感器和執(zhí)行器通信。

控制器局域網(wǎng)或 CANbus 是此處所示的最復(fù)雜的數(shù)據(jù)總線，也是許多汽車數(shù)據(jù)鏈路的骨干。在其基本形式中，它使用帶有 8 字節(jié)數(shù)據(jù)包的差分信號(hào)通過(guò)兩線總線以 20 kb/s 至 1 Mb/s 的速度交換數(shù)據(jù)。最新版本的 CAN 靈活數(shù)據(jù)速率 (CAN FD) 將數(shù)據(jù)內(nèi)容擴(kuò)展到以高達(dá) 12 Mb/s 的速度交換的 64 字節(jié)數(shù)據(jù)包。

本地互連網(wǎng)絡(luò)或 LIN 總線是一種成本較低的總線，用于幫助降低非關(guān)鍵應(yīng)用的成本。它使用兩個(gè)、四個(gè)或八字節(jié)數(shù)據(jù)幀通過(guò)單線以高達(dá) 20 kb/s 的速度運(yùn)行。

PSI 5 接口用于將多個(gè)傳感器連接到電子控制單元，并已用作安全氣囊和相關(guān)約束系統(tǒng)的主要傳感器通信總線。它是一種兩線總線，使用曼徹斯特編碼，運(yùn)行速度高達(dá) 189 kb/s。

03

數(shù)字化儀應(yīng)用

The last part

最常用的模塊化儀器是數(shù)字化儀。數(shù)字化儀是一種電子采集設(shè)備，它采集模擬波形、采樣并通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 將其數(shù)字化，并將數(shù)字化樣本發(fā)送到緩沖區(qū)，以便在計(jì)算機(jī)處理之前將其保存。虹科數(shù)字化儀的 ADC 分辨率為 8 至 16 位，模擬帶寬高達(dá) 1.5 GHz，采樣率高達(dá)每秒 5 Giga 樣本 (GS/s)，每卡有 1 到 16 個(gè)通道。可以同步多個(gè)卡，每個(gè)系統(tǒng)最多可以有 16 個(gè)卡（或最多 256 個(gè)完全同步的通道）。這些儀器系統(tǒng)可以無(wú)限地重新配置，以采集、存儲(chǔ)和測(cè)量車載嵌入式系統(tǒng)中的信號(hào)。

可以選擇數(shù)字化儀來(lái)匹配每個(gè)接口以及更常見的處理器和相關(guān)操作的數(shù)據(jù)速率和帶寬要求。

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考慮監(jiān)控 CANbus 接口的任務(wù)。用于此測(cè)量的數(shù)字化儀具有遠(yuǎn)程可配置輸入，允許每個(gè)通道使用單端或差分輸入。在本例中使用了差分輸入。結(jié)果如上圖所示。該采集結(jié)果使用 SBench 6 軟件顯示，該軟件允許對(duì)接口的物理層進(jìn)行分析。可以驗(yàn)證信號(hào)的幅度和時(shí)序，以確保符合 CANbus 標(biāo)準(zhǔn)。

信號(hào)幅度的基本測(cè)量（包括峰峰值、最大值和最小值）表征了數(shù)據(jù)包。對(duì)上升和下降時(shí)間進(jìn)行額外的定時(shí)測(cè)量，以確保總線信號(hào)的完整性。

除了物理層之外，虹科數(shù)字化儀還可以與 LabVIEW 和 MATLAB 等第三方程序連接，在其中可以解碼波形數(shù)據(jù)并探索協(xié)議層。經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員可以使用 Windows 和 Linux 驅(qū)動(dòng)程序以 C、C++、Python 或類似語(yǔ)言創(chuàng)建自定義程序，以開發(fā)自定義解碼操作。

模塊化儀器非常適合車輛測(cè)試應(yīng)用，它們提供大量分辨率從 8 位到 16 位的通道。高達(dá) 5 GS/s 的采樣率允許選擇與應(yīng)用相匹配的快速或慢速采樣，即使缺少組件，它們也可以進(jìn)行測(cè)試。PCIe、PXI 或 LXI 配置的選擇符合便攜式或?qū)嶒?yàn)室測(cè)試的需求。