“五大誤解”讓你參透模塊化設計的精髓
發布時間:2014-11-24 責任編輯:echolady
【導讀】suizheceshishebeidemokuaihua,weiraochuantonghuayiqihemokuaihuazhankaileyoulieshiduibi,youciyechanshenglezhuduowujie。youxiewujiezhenzhenjiajia,xushinanbian。benwenjiangweinixishujiedamokuaihuayiqidewudawujie,chanshuwujieyuanyinyijizhenxiang。
隨sui著zhe模mo塊kuai化hua測ce試shi設she備bei的de日ri益yi普pu及ji,圍wei繞rao模mo塊kuai化hua與yu傳chuan統tong台tai式shi儀yi器qi的de優you劣lie對dui比bi產chan生sheng了le許xu多duo誤wu解jie。這zhe些xie誤wu解jie雖sui然ran聽ting起qi來lai很hen有you道dao理li,但dan這zhe些xie結jie論lun往wang往wang真zhen假jia並bing存cun,讓rang人ren虛xu實shi難nan辨bian。為wei了le通tong過guo熟shu悉xi的de語yu言yan和he容rong易yi理li解jie的de概gai念nian來lai理li解jie複fu雜za事shi務wu,人ren們men口kou口kou相xiang傳chuan便bian形xing成cheng了le所suo謂wei的de神shen話hua,就jiu如ru近jin代dai科ke學xue昌chang明ming之zhi前qian用yong於yu解jie釋shi星xing座zuo組zu成cheng的de希xi臘la神shen話hua。為wei應ying用yong選xuan擇ze最zui適shi合he的de測ce試shi與yu測ce量liang儀yi器qi同tong樣yang複fu雜za,因yin此ci出chu現xian誤wu解jie並bing不bu足zu為wei奇qi。
是德科技擁有超過75年的台式儀器開發經驗和超過30年(nian)的(de)模(mo)塊(kuai)化(hua)儀(yi)器(qi)開(kai)發(fa)經(jing)驗(yan),能(neng)夠(gou)為(wei)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)最(zui)尖(jian)端(duan)的(de)產(chan)品(pin)。是(shi)德(de)科(ke)技(ji)深(shen)知(zhi)在(zai)兩(liang)類(lei)產(chan)品(pin)之(zhi)間(jian)做(zuo)出(chu)選(xuan)擇(ze)的(de)難(nan)度(du),但(dan)是(shi),去(qu)偽(wei)存(cun)真(zhen)並(bing)消(xiao)除(chu)誤(wu)解(jie),是(shi)德(de)科(ke)技(ji)可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)客(ke)戶(hu)針(zhen)對(dui)具(ju)體(ti)應(ying)用(yong)選(xuan)擇(ze)理(li)想(xiang)的(de)產(chan)品(pin)。下(xia)麵(mian)將(jiang)討(tao)論(lun)部(bu)分(fen)普(pu)遍(bian)認(ren)同(tong)的(de)誤(wu)解(jie)並(bing)闡(chan)明(ming)其(qi)真(zhen)相(xiang)。
誤解1:模塊化儀器價格必然低於台式產品
該(gai)誤(wu)解(jie)產(chan)生(sheng)的(de)原(yuan)因(yin)在(zai)於(yu)台(tai)式(shi)儀(yi)器(qi)普(pu)遍(bian)價(jia)格(ge)昂(ang)貴(gui)。顯(xian)然(ran),功(gong)能(neng)完(wan)備(bei)的(de)獨(du)立(li)儀(yi)器(qi)包(bao)含(han)眾(zhong)多(duo)按(an)鈕(niu)並(bing)配(pei)有(you)前(qian)麵(mian)板(ban)顯(xian)示(shi)屏(ping),非(fei)常(chang)適(shi)合(he)某(mou)些(xie)研(yan)發(fa)環(huan)境(jing),但(dan)其(qi)並(bing)非(fei)大(da)多(duo)數(shu)自(zi)動(dong)測(ce)試(shi)環(huan)境(jing)的(de)最(zui)佳(jia)選(xuan)擇(ze)。模(mo)塊(kuai)化(hua)儀(yi)器(qi)通(tong)常(chang)將(jiang)貴(gui)重(zhong)元(yuan)件(jian)隱(yin)藏(zang)在(zai)內(nei)部(bu),因(yin)此(ci)給(gei)人(ren)以(yi)價(jia)格(ge)低(di)廉(lian)的(de)印(yin)象(xiang)。例(li)如(ru),當(dang)代(dai)PXI背板支持18個插槽和4GB/s的數據傳輸速率,但不可避免地增加了連接器、開kai關guan和he背bei板ban材cai料liao的de成cheng本ben。充chong分fen裝zhuang載zai寬kuan帶dai連lian接jie儀yi器qi的de機ji箱xiang能neng夠gou發fa揮hui高gao成cheng本ben帶dai來lai的de性xing能neng提ti升sheng,但dan對dui於yu其qi他ta應ying用yong來lai說shuo這zhe些xie開kai支zhi可ke能neng並bing非fei必bi要yao。因yin此ci,實shi現xian單dan個ge儀yi器qi的dePXI係統,其成本比相同的“台式”儀器要高出10%~40%。
這個誤解包含哪些事實?作為獨立產品時,台式儀器的價格可能相對較低,而在單機箱內集成多台儀器的模塊化解決方案往往可以攤薄成本。通常,單台機箱整合2~4台儀器可以獲得與台式儀器相當的價格。
此ci外wai,儀yi器qi製zhi造zao成cheng本ben並bing不bu等deng同tong於yu客ke戶hu的de購gou買mai價jia格ge。部bu分fen廠chang商shang希xi望wang借jie助zhu模mo塊kuai化hua儀yi器qi進jin入ru測ce試shi與yu測ce量liang市shi場chang。為wei了le提ti高gao市shi場chang份fen額e,一yi些xie廠chang商shang不bu惜xi將jiang產chan品pin價jia格ge降jiang低di到dao市shi場chang價jia格ge以yi下xia,以yi利li潤run換huan取qu市shi場chang。當dang然ran,此ci類lei策ce略lve不bu可ke能neng長chang期qi持chi續xu。
誤解2:模塊化儀器天生能夠提供更高的吞吐量
gaiwujiekenengyuanyumokuaihuaxitongtongchangpeizhidekuaisubeiban。shijishang,zaixuanzetaishihuomokuaihuayiqidebeibanshi,xuyaozonghekaolvyuqiyingyongdeyusuanhegongnengxuyao。huanjuhuashuo,mokuaihuayiqibushibixuyaopeibeibitaishiyiqisudugenggaodebeiban。beibanxuanzequjueyuyiqiyongtu(圖1)。liru,shiyongtaishiyiqishi,tongguokuandaibeibanlianjieyiqicaijidanyuanyujisuandanyuangengweifangbian,yinweiliangzhezhijianzhixudianduidianlianjie。yucitongshi,mokuaihuayiqidebeibanbixuzhichijihuwuxiandelianjiezuhe。daduoshudangdaiPXI機箱使用了第二代PCIe總線和接口標準,以支持背板實現高吞吐量。部分台式儀器的內部背板采用了相同的第二代PCIe標準,但台式儀器的總線設計通常隻需支持該儀器的特定要求。例如,第二代PCIe標準的性能要求超過了16位30MHz任意波形發生器的性能需要,因此此類設備通常采用速度和成本相對較低的總線(例如USB)。同時,160GSa/s采樣率的示波器的性能要求高於第二代PCIe標準,因此需要速度更高的專有總線。

圖1:台式儀器與模塊化儀器架構對比。
gaiwujiebaokuolianggefangmiandeshishi。shouxian,mokuaihuayiqidebeibandequetongchangsuduhenkuai,yinweitamenbeishejichengzhichiguangfandeyingyonghebutongdeshujusulv。weilemanzuyiqijiankuaisutongxindeyaoqiu,mokuaihuajiejuefangantongchangxuyaoshiyongtongyonghuobiaozhunbeiban。mokuaihuayiqizetongchangxuanzekuandaibeibanbiaozhun,yishiyingzuiyankedeyingyongchangjing。qici,mokuaihuayiqishengjibujiangengfangbian,yejiushishuomokuaihuaxitongkeyigenglinghuoqiegengjingjigaoxiaodishengjirenhexianzhixingnengdebujian,xiangbizhixia,taishiyiqisudushengjigengjiakunnan。liru,ruguoCPU成為模塊化係統的性能瓶頸,用戶可以在市場出現新款PC時(shi)輕(qing)鬆(song)升(sheng)級(ji)。同(tong)樣(yang),如(ru)果(guo)模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)影(ying)響(xiang)係(xi)統(tong)性(xing)能(neng),真(zhen)正(zheng)的(de)模(mo)塊(kuai)化(hua)體(ti)係(xi)結(jie)構(gou)支(zhi)持(chi)用(yong)戶(hu)僅(jin)升(sheng)級(ji)數(shu)字(zi)化(hua)儀(yi)。因(yin)此(ci),即(ji)使(shi)台(tai)式(shi)儀(yi)器(qi)和(he)模(mo)塊(kuai)化(hua)儀(yi)器(qi)具(ju)有(you)相(xiang)同(tong)的(de)初(chu)始(shi)速(su)度(du),模(mo)塊(kuai)化(hua)儀(yi)器(qi)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)逐(zhu)步(bu)升(sheng)級(ji)實(shi)現(xian)速(su)度(du)提(ti)升(sheng)並(bing)超(chao)過(guo)台(tai)式(shi)設(she)備(bei)。
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誤解3:模塊化儀器具有較高吞吐量的原因在於其采用二進製驅動程序接口(例如IVI)替代了文本接口(例如SCPI)
模塊化儀器不一定要使用二進製接口,台式儀器也不一定要使用SCPI接口。有些台式儀器可以同時支持SCPI和IVI,部分模塊化產品同樣如此。最終選擇通常取決於儀器的用途。
在(zai)大(da)多(duo)數(shu)應(ying)用(yong)中(zhong),發(fa)送(song)和(he)接(jie)收(shou)驅(qu)動(dong)程(cheng)序(xu)命(ming)令(ling)耗(hao)時(shi)僅(jin)占(zhan)測(ce)量(liang)時(shi)間(jian)的(de)極(ji)小(xiao)部(bu)分(fen)。鑒(jian)於(yu)儀(yi)器(qi)廠(chang)商(shang)致(zhi)力(li)於(yu)幫(bang)助(zhu)用(yong)戶(hu)簡(jian)化(hua)測(ce)量(liang),這(zhe)一(yi)點(dian)更(geng)為(wei)明(ming)顯(xian)。例(li)如(ru),是(shi)德(de)科(ke)技(ji)“單鍵測試”(OBT)應用程序可以讓用戶使用有限的命令完成整個通信標準(例如GSM、LTE等)的測試。這些OBT應用程序可以使用SCPI(可編程儀器的標準命令)執行自動測試(隻需用戶啟動測試,並在測試結束後獲取結果),也可以使用儀器內部的高速二進製通信來完成測試過程中的硬件控製。因此,客戶使用SCPI或者IVI啟動一鍵式測試的吞吐量差異可以忽略不計。
該誤解包括哪些事實?通過IVI等二進製驅動程序接口發送命令的速度高於SCPI等解釋型命令接口。如果應用需要大量且頻繁的PC與儀器之間的通信,驅動程序接口成為性能限製因素的可能性將增加。這與係統是否采用模塊化結構無關。
誤解4:模塊化儀器的信號完整性不如台式設備
大da多duo數shu情qing況kuang下xia,儀yi器qi采cai用yong模mo塊kuai化hua外wai形xing尺chi寸cun並bing不bu會hui影ying響xiang其qi信xin號hao完wan整zheng性xing。事shi實shi上shang,在zai許xu多duo應ying用yong中zhong,多duo個ge儀yi器qi之zhi間jian的de相xiang互hu依yi賴lai會hui直zhi接jie影ying響xiang係xi統tong級ji的de指zhi標biao。對dui於yu這zhe些xie應ying用yong,模mo塊kuai化hua係xi統tong通tong常chang可ke以yi提ti供gong更geng好hao的de指zhi標biao。例li如ru,有you些xie應ying用yong要yao求qiu很hen嚴yan苛ke的de儀yi器qi間jian偏pian差cha(例如MIMO應用),此時,使用通用背板更容易滿足要求。
gaiwujiebaokuonaxieshishi?kongjianshouxiandeyingyonggengshihexuanzemokuaihuajiejuefangan,liruzhongshidanweimianjichengbendemouxiezhizaohuanjing。xuduochangshangzaishejiguochengzhongzuochudexuanzeyanzhenglezheyidian。zaikongjianyouxiandeyingyongzhong,mokuaihuayiqichangshangqingxiangyuxishengbufenxingnenglaisuojianyiqichicun。liru,tamenkenengxuanyongtijijiaoxiao、性能較低的振蕩器,或縮小PCB的走線間距,從而導致信號耦合。但是,這是儀器設計過程中的權衡,並非模塊化本身的缺點。
一(yi)些(xie)模(mo)塊(kuai)化(hua)儀(yi)器(qi)應(ying)用(yong)了(le)分(fen)區(qu),可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)更(geng)方(fang)便(bian)的(de)儀(yi)器(qi)部(bu)件(jian)升(sheng)級(ji)。跨(kua)越(yue)模(mo)擬(ni)接(jie)口(kou)的(de)分(fen)區(qu)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)增(zeng)加(jia)連(lian)線(xian),這(zhe)可(ke)能(neng)會(hui)小(xiao)幅(fu)影(ying)響(xiang)性(xing)能(neng)。此(ci)外(wai),支(zhi)持(chi)部(bu)件(jian)升(sheng)級(ji)的(de)係(xi)統(tong)可(ke)能(neng)會(hui)增(zeng)加(jia)儀(yi)器(qi)校(xiao)準(zhun)的(de)難(nan)度(du)。
誤解5:模塊化儀器指模塊化硬件,而不是模塊化軟件
提及模塊化儀器,大多數工程師想到的是PXI、AXI、VXIhuoqitaleixingdejixianghecharushimokuai。fuhebiaozhundejixiangdangranshuyumokuaihuadezhongyaoneirong,danbixujiehemokuaihuaruanjianhexiaozhuncainengfahuimokuaihuayingjiandezuidajiazhi。liru,shidekejideM9391A和M9393A PXIe矢量信號分析儀(圖2)是包含4款PXI模塊的模塊化係統:時鍾源、頻率合成器、下變頻器和數字化儀。

圖2:是德科技“真正的模塊化”矢量信號分析儀—M9393A PXI VSA。
縮減硬件尺寸是模塊化的重要目標,但硬件、ruanjianhexiaozhundequanmianmokuaihuacainengshixianmokuaihuadezhenzhengjiazhi。liru,shangshuchanpinyunxukehudulishengjishizhongyuan,yihuodegengchusedexiangweizaoshengxingneng。qudongchengxubixuzhichimokuaihua。tongyang,chuantongtaishiyiqidexiaozhunhangaiquanbu4個(ge)部(bu)件(jian),目(mu)的(de)是(shi)應(ying)用(yong)最(zui)簡(jian)便(bian)的(de)方(fang)法(fa)確(que)保(bao)最(zui)佳(jia)性(xing)能(neng),但(dan)該(gai)方(fang)法(fa)不(bu)適(shi)合(he)支(zhi)持(chi)時(shi)鍾(zhong)源(yuan)模(mo)塊(kuai)升(sheng)級(ji)的(de)係(xi)統(tong)。此(ci)時(shi)需(xu)要(yao)采(cai)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)模(mo)塊(kuai)化(hua)校(xiao)準(zhun)方(fang)法(fa),以(yi)確(que)保(bao)可(ke)升(sheng)級(ji)的(de)優(you)勢(shi)。通(tong)過(guo)此(ci)例(li)可(ke)知(zhi),模(mo)塊(kuai)化(hua)儀(yi)器(qi)中(zhong)硬(ying)件(jian)和(he)軟(ruan)件(jian)同(tong)樣(yang)重(zhong)要(yao)。
該誤解包含哪些事實?部分模塊化產品隻是采用模塊化背板的傳統台式儀器—這是事實。例如,有的PXI VSA隻是占據多個PXI背板插槽的一個大型模塊,而非4個模塊組成的係統。此類產品的軟件和校準與傳統儀器並無二致。盡管具有體積小、支持儀器間快速連接等模塊化硬件的優勢,但此類產品在可升級性方麵無法與支持模塊化硬件、軟件及校準的產品(例如M9393A PXIe VSA)相提並論。
結語
mokuaihuayiqiyutaishiceshiyiqixiangbijiaochayibuxianzhudanshifeichangzhongyao。mokuaihuagengshihegoujianduoyiqixitong。dandangxuyaocongdantaiyiqihuodezuijiaxingnengshi,zhuanyongtaishiyiqijiuhenbang。zaidaduoshuxitongzhong,keyizonghexuanzetaishihemokuaihuayiqi,zaijiage、xingnenghelinghuoxingzhijianhuodezuijiadezuhe。taishiyiqikenenggengshihechanpinkaifaliuchengdeyuanxingceshijieduan,ermokuaihuachanpinyoukenengzaixitongyanzhengdengjieduanfahuigengdaxiaoyong。yinci,quedingyigekeyishixiantaishiyiqiyumokuaihuachanpinlinghuozhuanhuandefangfa,congerjieshengceshishijianhefeiyongcaishishangjiazhixuan。xiwangduzhenenggoujieciwenmingbaiguanyumokuaihuadewujie,yuanyinyijizhenxiang,cantoumokuaihuashejidejingsui。
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