如今，PXI已成为主流的模块化仪器平台，不仅得到众多主流测试测量厂商的支持，而且全球各地的用户基于PXI平台在多个领域实现各种不同的应用。
PXI技术概览
PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)技术于1997年由NI公司提出，其标准由PXI系统联盟(PXISA)进行管理，这是一个由世界各地超过70家公司共同签约的联盟，其宗旨是为了推动PXI标准的应用，保证各厂商产品的互操作性，并维护PXI规范。PXI不仅是一个总线技术，同时也是一个基于PC技术的模块化I/O的标准，为基于PC技术的自动化测试测量与控制系统架构添加了集成的定时和同步功能、工业级的坚固设计、以及更多的通道数。
在PXI标准中，针对模块化仪器和CPU之间数据传输的核心内部数据总线是带宽达到132MB/s的PCI总线。此外，PXI标准中定义了专用的定时和触发总线，以进行不同模块之间的同步。2005年，PXI联盟又将PCI Express技术整合到PXI标准中，推出PXI Express规范，大大提高了PXI带宽(PCI Express x16单项数据带宽可达4GB/s)，同时确保对原有PXI平台提供长期支持。PXI Express还提供了附加的定时和同步功能，包括100 MHz差分系统时钟、差分信号、以及差分星形触发。通过使用差分时钟和同步，PXI Express系统增加了对仪器时钟的抗噪声能力，并能传输更高频率的时钟信号。
此外，PXI Express还引入Peer-to-Peer的通讯方式，使得系统中的不同模块之间可以不经过控制器直接进行数据传输，例如基于PXI Express的数字化仪可以将采集到的数据直接通过背板传输给带有FPGA的PXI Express模块进行自定义处理，从而进一步提高系统的数据传输和处理能力。
据不完全统计，70余家PXISA成员现在提供超过1500种PXI模块，包括各种模拟和数字I/O、高速仪器、开关模块、图像采集、运动控制、各类总线接口等。用户可以根据需要选择相应的模块灵活构建自动化测试或控制系统。除了齐备的功能之外，PXI更是一个高性能平台，许多业内最高性能的仪器设备都是基于PXI平台的，包括高达24位分辨率的数字化仪、最精确的71/2位数字万用表、具有超低相位噪声和底噪的矢量信号分析仪等等。由于PXI的模块化特性，便于厂商在第一时间利用最新技术(如最新ADC、ASIC、FPGA等)推出新产品，从而使PXI用户在最大程度保持原有投入的同时可以通过模块升级享受最新技术带来的性能提升，使系统具有长期可维护性。
PXI技术的应用
随着PXI已成为一个主流平台，一些世界领先的测试系统供应商也将他们的测试解决方案转向PXI平台，包括NI、Agilent、Pickering在内的许多测试设备厂商均已将PXI视为模块化仪器的主流标准。无论用户准备构建一个仪器平台、数据采集系统、自动化测试系统、工业自动化系统、或是实时控制系统，PXI的开放式工业标准特性都能够帮助降低系统的总成本和开发时间，增强系统性能和带宽，使系统集成工作变得轻松简单，同时确保系统具有长期可维护性。据PXI联盟统计，截止2010年5月，全球已部署的PXI系统已经超过10万套，而部署的模块更是多达60万个以上。PXI已成为主流的自动化测试测量与控制应用平台，广泛应用于航空航天、国防、汽车、消费电子、半导体、基础设施维护、能源与电力、生物医电、前沿技术研究与科学实验等多个领域。
在这些行业的生产测试应用中，通过软件自定义的方式，可以在PXI模块化平台上进行多种测试。例如在针对无线设备测试中，结合PXI射频和中频模块和各种射频软件工具包(或用户自行开发的程序算法)，在同样的系统中可以实现GSM, WCDMA, WLAN, LTE等多种无线通信协议的测试. 基于PXI平台，用户可以根据不同的测试信号选择不同的模块，并且可以以PXI为中心连接基于其它总线的设备和仪器，构建完整的混合信号测试系统(图1)。通过软件定义的方式可实现完全自动化的信号与数据处理、报告生成、数据库记录等功能，以满足制造行业越来越高的自动化需求和日益严格的质量标准。此外，PXI的模块化架构也可以使测试系统体积更为紧凑，由于测试系统的许多部分(如控制器、电源等)都是共享的，因此也降低了系统成本。
图1.霍尼韦尔基于PXI模块化硬件平台和NI LabVIEW软件实现新一代电路板功能测试系统
在研发阶段的测试与验证应用中，PXI的模块化架构和软件定义的灵活性也使其成为理想平台。例如，在一些协议的研发阶段，市场上还没有现成的测试设备(比如针对MIMO-LTE系统的测试设备)，通过PXI平台，就可以选择相应的硬件模块并通过软件定义的方式灵活实现所需的测试与验证系统。而且研发验证系统、生产测试系统甚至未来的维护性测试系统都可以基于统一PXI平台实现，不仅可以重复利用许多模块化的硬件资源，而且软件代码也可以复用。这样就缩短了针对整个产品生命周期的测试系统开发时间，进而促进产品尽快投放市场。
除了测试测量应用之外，PXI在控制领域也有越来越多应用。有些测试测量应用本身就带有控制，例如风洞测试。在洛克希德·马丁公司的飞机风洞测试系统改造项目中，运行实时操作系统的PXI平台不仅需要对各处传感器信号进行采集，而且需要在50毫秒内进行45万次谐振条件计算，从而对进气口的气流方向进行实时控制。在某些对实时性要求更高的控制应用中，通过带有FPGA的PXI模块可以实现硬件级的闭环响应时间确定性。例如在欧洲核子研究中心(CERN)的大型例子对撞机项目中(图2)，通过120台带有FPGA的PXI系统实现对电机的精确控制。
图2.
欧洲核子研究中心的大型例子对撞机项目要求在27km的圆周管道内，运动同步精度达到毫秒级，最终方案基于带有FPGA的PXI硬件实现
PXI技术与应用的最新动向
伴随着一些新兴行业的出现与发展，PXI在这些行业中也有越来越多的应用。例如在物联网产业中，上海聚星仪器公司基于NI PXI射频平台开发的RFID测试系统可以覆盖各种RFID协议的测试。在可再生能源产业，PXI平台被用于太阳能光伏电池测试、风机零部件测试、风机硬件在环仿真(HIL)等多种应用。在混合动力汽车的研发与生产中，PXI平台也被用于燃料电池控制系统与车身控制系统的硬件在环仿真(HIL)测试等应用，例如清华大学汽车工程系基于NI PXI平台开发了混合动力客车的硬件在环仿真系统，验证了其所设计的控制器原型。
由于受到众多厂商与用户的支持，PXI的应用范围仍在不断扩大，同时PXI标准本身也在不断发展。2009年通过的PXImc (PXI MultiComputing) 规范中定义了通过PCI Express背板或线缆直接连接PXImc设备(可以是PXI控制器或其他设备)的方式，可以在同一PXI机箱中载有多个控制器，或者直接通过PCI Express总线连接不同的PXI系统或其他设备，从而进一步满足超大运算量或分布式应用的需求。
PXI正以惊人的速度在测试测量和控制应用领域得到广泛的接受，已成为这一领域的主流平台。同时随着PXI新产品功能的日益丰富，各种新应用也不断被开辟。我们相信，开放的PXI平台在未来仍将帮助工程师与科学家加速许多新兴应用的实现。
