技術(shù)背景

　　2009 年 11 月，安捷倫科技有限公司、艾法斯公司和 Test Evolution 公司聯(lián)合成立 AXIe 聯(lián)盟，旨在開發(fā)和推廣 AXIe 系列標(biāo)準(zhǔn)。此后又有五家公司加入 AXIe 聯(lián)盟，它們分別是：Giga-tronics、ADLINK(凌華)科技公司、Advanced Testing Technologies(先進(jìn)測試科技公司)、Guzik Technical Enterprises(Guzik 科技公司)和泰科電子。2010 年 6 月，AXIe 聯(lián)盟發(fā)布了 AXIe 1.0 基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)和 AXIe 3.1 半導(dǎo)體測試擴(kuò)展技術(shù)。

　　AXIe 兼容 PXI 。它在制定之初參考了 AdvancedTCA、PXI 、LXI 和IVI等現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)以 AdvancedTCA為基礎(chǔ)的開放式標(biāo)準(zhǔn)，其目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)由各種元器件、產(chǎn)品和系統(tǒng)組成的生態(tài)系統(tǒng)，推動(dòng)通用儀器和半導(dǎo)體測試的發(fā)展。AXIe 標(biāo)準(zhǔn)可提供最大的可擴(kuò)展性，滿足各種平臺的需求，包括通用機(jī)架堆疊式系統(tǒng)、模塊化系統(tǒng)、半導(dǎo)體 ATE 系統(tǒng)，以及工作臺和模塊插件。

　　為何要再建立一個(gè)模塊化測試標(biāo)準(zhǔn)?

　　AXIe 可為儀器設(shè)計(jì)師提供一系列重要優(yōu)勢，使其能夠滿足許多新數(shù)據(jù)采集和控制應(yīng)用以及下一代電子產(chǎn)品測試的要求。AXIe 能夠充分地利用機(jī)架空間，提供更高的性能、更強(qiáng)大的可擴(kuò)展性、更出色的模塊性和靈活性，可輕松與 PXI、LXI 和 IVI 進(jìn)行集成并顯著減少開發(fā)和部件的成本。AXIe 包括 PCIe(PCI Express)和 LAN 兩種接口，是 LXI 和 PXI 標(biāo)準(zhǔn)的最佳補(bǔ)充。AXIe 儀器與虛擬 PXI 或 LXI 儀器比較相似，可無縫集成在系統(tǒng)里并提供很高的性能。

　　AdvancedTCA PICMG 3.0 標(biāo)準(zhǔn)作為 AXIe 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，是一種證明過的采用大型電路板的開放式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，對高性能儀器來說無疑是一個(gè)理想選擇。該電路板尺寸適合平面(單板)儀器設(shè)計(jì)，因此無論水平配置還是垂直配置均可充分利用機(jī)架空間。采用水平配置可以極大降低機(jī)箱高度，因?yàn)榇笮碗娐钒蹇梢圆迦霗C(jī)架之中，最充分地利用儀器前面板空間，降低因?yàn)閷⒋笮驮O(shè)計(jì)分解到多個(gè)電路板上而產(chǎn)生的互連開銷。

　　AXIe 的高可擴(kuò)展性

　　AXIe 具有較高的可擴(kuò)展性，用戶可以使用 1 至 14 個(gè)插槽和 1 個(gè)或多個(gè)機(jī)箱來集成儀器，甚至可以通過適配器使用嵌入式 PXI 或 CompactPCI 模塊來集成儀器。AdvancedTCA 同時(shí)也可提供單軌功率管理和強(qiáng)大的散熱功能，是大功率應(yīng)用的理想選擇。ATCA 支持 LAN 和 PCIe 數(shù)據(jù)光纖架構(gòu)，可用于虛擬 LXI 和 PXI 設(shè)計(jì)。“智能平臺管理界面(IPMI)”提供了強(qiáng)大的系統(tǒng)管理功能，使用戶可以對單機(jī)箱系統(tǒng)和多機(jī)箱系統(tǒng)進(jìn)行控制。AXIe 標(biāo)準(zhǔn)還提供了多種擴(kuò)展功能，包括信號 I/O、定制背板、液體散熱等，支持儀器在未來進(jìn)行擴(kuò)展。

　　AXIe標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)

　　AXIe是一種分層體系結(jié)構(gòu)，建立在 AdvancedTCA 標(biāo)準(zhǔn)(PICMG 3.0 和 3.4)的基礎(chǔ)上，可提供大型電路板、LAN、PCIe 和系統(tǒng)管理等特性。基于 AdvancedTCA 的 AXIe 1.0 標(biāo)準(zhǔn)適用于通用儀器，并添加了核心觸發(fā)功能、定時(shí)功能和高速本地總線。AXIe 1.0 是在背板 1 區(qū)和 2 區(qū)連接器上實(shí)現(xiàn)上述功能的，無需指定后面板連接器或使用模塊或背板 3 區(qū)的接口。 AXIe 1.0 還可針對特定應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行擴(kuò)展設(shè)計(jì)，例如半導(dǎo)體測試(AXIe 3.1)，并可包括關(guān)于模塊后面板連接的規(guī)定。模塊后面板連接可使用 AdvancedTCA 3 區(qū)的接口。擴(kuò)展后的標(biāo)準(zhǔn)可稱為 AXIe 3.n， 其中 n = 1、2、3 等。

　　AXIe 儀器可在典型的機(jī)架堆疊式配置中與基于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn) PXI、LXI 和 IVI 的儀器實(shí)現(xiàn)集成。例如，PXI 儀器能夠在機(jī)架中垂直安裝并使用機(jī)架式安裝、嵌入式或臺式控制器。在同一機(jī)架中水平安裝的 AXIe 模塊可作為虛擬 PXI 或 LXI 儀器使用。機(jī)架中還可添加 LXI 綜合儀器。

　　基于 PCIe 的 AXIe 儀器模塊可像 PCIe 硬件器件一樣充當(dāng)控制計(jì)算機(jī)，其工作方式與 PXI 儀器模塊一樣。基于 LAN 的 AXIe 儀器模塊可像網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)一樣充當(dāng)控制計(jì)算機(jī)，其工作方式與 LXI 儀器相同。所有這些儀器均能使用符合 IVI 標(biāo)準(zhǔn)、可在所有應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境中運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)程序。

　　AXIe通過 PICMG3.0 AdvancedTCA 標(biāo)準(zhǔn)可使用背板 1 區(qū)連接器上的機(jī)械接口、功率接口和智能平臺管理接口(IPMI)。AXIe還可提供單星型 AdvancedTCA 基礎(chǔ)接口千兆位以太網(wǎng)，并利用PICMG3.4 標(biāo)準(zhǔn)在雙星型 2 區(qū)光纖上傳輸高速低時(shí)延 PCIe 信令。PCIe 100 MHz 時(shí)鐘由 J20 上的 AdvancedTCA 時(shí)鐘對定義。AXIe 系統(tǒng)模塊安裝在邏輯插槽 1 上，儀器或外設(shè)模塊安裝在集線器/節(jié)點(diǎn)插槽 2 和節(jié)點(diǎn)插槽 3 到 14 上。

　　AdvancedTCA充分利用了寬電信設(shè)備機(jī)架中的可用空間，支持一個(gè)機(jī)箱背板上最多有 16 個(gè)模塊插槽。由于 AXIe 主要是面向測試測量市場和常用的 19 英寸 EIA 設(shè)備機(jī)架，所以 AXIe 背板的插槽數(shù)最多為 14 個(gè)，這是 19 英寸兼容機(jī)箱最多能夠容納的垂直插槽數(shù)。

　　AXIe 的性能

　　AXIe將會在以下方面為測量系統(tǒng)帶來改進(jìn)：模塊電路板面積、散熱性能、功率、速度和測量完整性等。AXIe可提供900cm2以上的電路板面積，超過測試測量行業(yè)中任何其他通用平臺。雖然機(jī)箱功率和散熱功能是由制造商決定的，不過 AXIe 機(jī)箱通常可提供每插槽 200W 或更大的功率以及散熱能力。機(jī)箱一般通過變速風(fēng)扇進(jìn)行散熱，根據(jù)模塊集成電路的溫度調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。

　　連接至計(jì)算機(jī)的AXIe背板與 PXI 背板相同。每個(gè) PCIe G2 通道可提供 500 MB的數(shù)據(jù)帶寬。AXIe 提供了單一的外設(shè)插槽至背板吞吐量，這由路由至外設(shè)連接器的通道數(shù)量決定(AXIe 為 4 個(gè)通道，而 PXIe 為 8 個(gè)通道)。系統(tǒng)插槽/嵌入式控制器的所有外設(shè)插槽代表了從背板下載數(shù)據(jù)并傳送至系統(tǒng)模塊(或嵌入式控制器)的能力。AXIe 的 4 個(gè)通道可從每一個(gè)外設(shè)插槽(共達(dá) 13 個(gè))路由至 CRM(系統(tǒng))模塊。如果是 PXIe，則目前的實(shí)施需要將 16 個(gè)通道路由至系統(tǒng)插槽(而標(biāo)準(zhǔn)要求是 24 個(gè)通道)。實(shí)際數(shù)據(jù)自始至終都將取決于具體的開關(guān)結(jié)構(gòu)體系和 CRM/系統(tǒng)模塊或嵌入式控制器的功能。

　　AXIe 融合了 LAN 和 PCIe 兩種數(shù)據(jù)通信架構(gòu)。千兆位 LAN 可提供行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，包括用于 SCPI 通信的協(xié)議(例如套接字協(xié)議、VXI-11 協(xié)議和新的 IVI HiSLIP 協(xié)議)PCIe 接口經(jīng)證明可在計(jì)算機(jī)至儀器模塊間提供 PCIe G2 速率，以及 2.2G bit/s 的寫入速率和 2.7G bit/s 的讀出速率。

　　AXIe 提供了很寬和快速的本地總線。數(shù)據(jù)采集模塊可產(chǎn)生很高速率的數(shù)據(jù)，并能夠分流這些數(shù)據(jù)，從而方便數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)計(jì)算機(jī)。

　　這些較寬的本地總線可以提供一個(gè)非常快速的通道，可將高速數(shù)據(jù)移至相鄰數(shù)字信號處理模塊，從而在通過 PCIe 背板將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)之前對部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分流。這種模塊也可以用于實(shí)時(shí)生成數(shù)據(jù)并傳輸至相鄰數(shù)據(jù)生成模塊(例如任意波形發(fā)生器和數(shù)字碼型發(fā)生器)。

　　測量完整性通常需要非常緊密和可重復(fù)的計(jì)時(shí)生成和精度。AXIe 系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到可在模塊之間(通過總線觸發(fā)線或星型(徑向)觸發(fā)線)提供 100 MHz 的時(shí)鐘和計(jì)時(shí)信號。

　　最后，AXIe 標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了模塊和系統(tǒng)元器件的電磁兼容性(EMC)標(biāo)準(zhǔn)，這將有助于預(yù)防由于 AXIe 主機(jī)中的元器件的電磁干擾所導(dǎo)致的測量完整性問題。例如建議規(guī)定最大模塊輻射，這將能夠?qū)撛谙噜從K的測試進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，以確保它們在輻射條件下符合測量標(biāo)準(zhǔn)。

　　總結(jié)

　　與 VXI 和 PXIe 總線技術(shù)相比，AXIe 可提供大電路板尺寸、功率輸出、高效散熱、高速靈活的數(shù)據(jù)通信架構(gòu)，以及 AdvancedTCA 標(biāo)準(zhǔn)的靈活性，同時(shí)還能與 AdvancedTCA標(biāo)準(zhǔn)兼容。

　　主要特性包括：

　　1.面積為 900 平方厘米的模塊電路板。

　　2.18 至 62 個(gè)通道的本地總線可使相鄰模塊數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到 600 Gbit/s。

　　3.低時(shí)延和高速 PCIe 總線使儀器至計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到 10 Gbit/s。

　　4.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和靈活的 LAN 通信。

　　5.總線和徑向分布式計(jì)時(shí)和觸發(fā)可用于儀器同步。