PXI 控制器

NI PXI 控制器和 PXIe 嵌入式控制器

PXI 控制器是 PXI 模块化测试平台的计算和系统管理核心。它安装在兼容的 PXI 或 PXI Express 机箱的系统控制器插槽中，运行操作系统、仪器驱动程序、测试软件、自动化序列、数据处理应用程序以及控制整个 PXI 系统所需的网络服务。

与单个测量模块不同，控制器通常不执行主要测量操作。它的作用是协调已安装的仪器，在模块和软件之间传输数据，执行测试逻辑，管理本地存储和通信，并提供应用程序所需的计算资源。因此，控制器的选择会直接影响软件兼容性、系统吞吐量、启动时间、数据记录能力、测试执行速度以及测试站的长期可维护性。

PXISOURCE 提供适用于自动化测试设备、半导体验证、数据采集、射频测试、汽车电子、航空航天和国防应用、生产测试、研究实验室以及传统系统替换的 National Instruments PXI 和 PXIe 嵌入式控制器。这些控制器可与兼容的PXI 机箱和PXI 模块组合，构建完整的模块化测试平台。

PXI控制器是做什么用的？

PXI 控制器在传统自动化测试系统中扮演着类似于计算机的角色，但它直接集成到 PXI 机箱中，并通过机箱背板与模块化仪器进行通信。

典型的嵌入式控制器负责：

操作系统执行：根据控制器型号，运行 Windows、实时或其他受支持的软件环境。
仪器控制：通过驱动程序和应用软件与 PXI 和 PXIe 模块通信。
测试排序：运行自动化测试程序、生产序列和系统级控制软件。
数据处理：执行计算、波形分析、信号处理、数据库通信和报告生成。
数据存储：将测量数据、日志、测试结果和应用程序文件记录到本地存储。
外部连接：将 PXI 平台连接到企业网络、仪器、显示器、USB 设备或外部自动化系统。

由于控制器同时执行多个系统级功能，因此应根据完整的测试工作负载选择正确的型号，而不仅仅是根据启动系统所需的最低 CPU 规格来选择。

嵌入式 PXI 控制器与远程 PXI 控制器

架构设计中首要考虑的决策之一是 PXI 机箱应该使用嵌入式控制器还是通过远程接口连接到外部计算机。

嵌入式 PXI 控制器

嵌入式控制器直接安装在机箱内，构成一个独立的PXI测试系统。这种架构广泛应用于生产测试、实验室自动化、机架式系统、半导体设备以及其他需要测试站独立运行而无需单独台式电脑的应用场景。

嵌入式架构的优势包括：

系统集成紧凑
，可直接连接至 PXI 背板，
减少外部布线，
软件和存储一体化
，简化机架和生产线安装。

远程 PXI 控制

远程控制使用通过高速接口（例如 MXI）连接到 PXI 机箱的外部 PC 或工作站。当应用需要特定的工作站配置、大容量外部存储、高端 GPU 资源、集中式计算或更便捷的 PC 更换​​时，这种方式非常有用。

考虑采用此架构的客户可以查看兼容的PXI MXI 接口。

从采购角度来看，嵌入式架构和远程架构的比较不应仅以控制器价格为标准。系统总成本应包括控制器或主机、接口硬件、线缆、操作系统、软件环境、机架空间、维护策略以及未来的升级需求。

如何选择 PXI 控制器

选择 PXI 控制器时，需要使计算平台与已安装的硬件和软件工作负载相匹配。处理器代数固然重要，但这只是决策的一部分。

1. 确认机箱兼容性

第一步是确认控制器在机械和电气方面与目标机箱兼容。PXIe嵌入式控制器专为兼容的PXI Express机箱的系统控制器插槽而设计，而较旧的PXI控制器可能属于不同的代际和总线架构。

对于新系统，控制器和机箱最好同时选择。对于替换项目，采购团队应提供现有控制器型号和机箱型号，以便在订购前检查兼容性。

2. 评估处理器性能

CPU性能的影响远不止测试软件的启动速度。PXI控制器可能需要同时控制多个仪器、处理测量数据、执行自动化序列、与数据库通信、生成报告、进行数学分析以及管理用户界面。

对于交换、数字 I/O 或相对低速率的测量，中等性能的处理器就足够了。而对于要求更高的工作负载，例如高速数字化、射频处理、半导体测试、多站点自动化或大型数据采集系统，则可能需要更高性能的多核处理器。

因此，采购部门不应仅根据处理器系列名称来选择控制器。工程团队应评估实际软件工作负载和所需的系统寿命。

3. 确定内存需求

当软件处理大型波形、执行多通道分析、缓存测试结果、同时运行多个应用程序或执行复杂的自动化框架时，系统内存就变得非常重要。

即使处理器性能足够，内存不足也会限制系统响应速度。对于长期运行的生产系统而言，预留一定的内存余量也十分必要，因为测试软件会随着时间的推移变得越来越复杂。

更换旧控制器时，应根据当前的软件配置评估内存需求，而不是假设原始的最低内存规格仍然足够。

4. 评估本地存储

PXI嵌入式控制器通常使用内部存储器来存储操作系统、驱动程序、应用软件、测量文件、校准信息、日志和测试结果。

存储需求很大程度上取决于应用场景。运行简单切换序列的控制器可能只需要相对较少的存储空间，而高速采集或生产数据系统则可能生成大量测量数据。

工程师应考虑：

操作系统和软件安装大小；
本地波形或测量存储；
测试结果保存要求；
数据库或日志文件生成；
恢复映像要求；
未来软件增长

对于持续生成大型数据集的应用，不应自动将本地控制器存储视为最终数据存储库。网络存储或专用数据基础设施可能更为合适。

PXIe带宽和控制器到机箱的性能

在高性能 PXIe 系统中，控制器选择会影响已安装模块与计算环境之间数据传输的效率。

当机箱包含以下部件时，这一点尤为重要：

PXI示波器/数字化仪、
PXI射频和无线测试仪器、
PXI数据采集模块、
基于FPGA的仪器、
高速数据流硬件、
多台仪器同时采集

强大的CPU并不能自动消除背板瓶颈。工程师应该全面评估架构，包括机箱拓扑结构、控制器接口带宽、模块吞吐量、存储速度和应用程序数据流。

对于采购团队而言，这意味着在高吞吐量 PXIe 系统中，两个具有相似 CPU 规格的控制器不一定是等效的替代品。

操作系统和软件兼容性

操作系统兼容性是新系统和替换项目中最重要的考虑因素之一。不同世代的控制器可能支持不同的操作系统、驱动程序版本、BIOS 环境和软件栈。

该系统可能取决于：

NI LabVIEW、
NI TestStand、
NI-DAQmx、
仪器专用驱动程序
、第三方测试软件、
数据库客户端、
自定义 C/C++ 或 .NET 应用程序、
旧版操作系统

即使技术上速度更快的控制器，如果现有应用程序无法在支持的软件环境中运行，仍然无法很好地替代现有应用程序。

因此，对于经过验证的生产系统，控制器迁移应该被视为一个硬件和软件项目。

网络、USB 和外部 I/O 要求

PXI嵌入式控制器通常提供用于联网、显示器、键盘和鼠标、USB外围设备、存储设备以及与其他自动化设备通信的外部接口。

采购团队在选择替代控制器之前，应确认所需的外部连接。这一点在现有站点依赖于以下设备时尤为重要：

多种以太网连接、
外部 USB 设备、
专用显示接口
、串行通信、
外部存储
、网络数据库或制造系统

即使控制器与机箱兼容，但如果所需的外部接口与原始安装不同，仍然会造成集成问题。

PXI控制器的工程应用

自动化测试设备和生产测试

在生产测试系统中，控制器通常运行测试序列，与测量仪器通信，管理条形码或设备信息，评估合格/不合格标准，存储结果，并与制造系统交换数据。

可靠性和软件稳定性可能比选择最高处理器性能更为重要。生产控制器还需要足够的生命周期支持，因为更换计算平台可能需要对整个测试站进行重新验证。

半导体测试和器件验证

由于并行仪器控制、快速测试排序、大量结果集、多个被测器件以及与外部处理人员或制造基础设施的通信，半导体应用对控制器提出了相当大的要求。

当系统包含多个 SMU、数字仪器、交换资源或同步测量模块时，更高的 CPU 性能、足够的内存、快速的存储和强大的 PXIe 通信能力可能非常重要。

射频和无线测试

射频系统经常生成大型波形数据集，可能需要进行大量处理才能进行解调、频谱分析、通信测量或自动验证。

在这些系统中，控制器 CPU 性能、内存、数据传输架构和存储应该一起评估，而不是单独评估。

高速数据采集

如果架构规模不足，高通道数或高采样率采集系统可能会产生比控制器实际能够存储或分析的数据量更多的数据。

工程师应确定数据是实时处理、流式传输到磁盘、传输到另一台计算机，还是在到达控制器之前在 FPGA 或测量硬件内部进行处理。

汽车和硬件在环系统

汽车验证系统可以使用 PXI 控制器来协调数据采集、数字 I/O、通信总线、故障插入、切换和外部仿真设备。

对于预计在多个车辆项目中持续使用的系统，生命周期和软件兼容性可能是特别重要的采购考虑因素。

航空航天、国防和研究系统

科研和航空航天系统通常结合多种仪器类型和定制软件。根据工作负载的不同，这些系统可能会优先考虑处理器性能、网络连接、存储容量、同步或长期配置稳定性。

常用的NI PXI和PXIe控制器型号

PXISOURCE 提供种类繁多的 NI 嵌入式控制器，适用于现有系统、升级和传统系统替换项目。常用的 PXIe 控制器型号包括PXIe-8881、PXIe-8880、PXIe-8861、PXIe-8842、PXIe-8840和PXIe-8820。

维护早期 PXI Express 平台的客户可能还需要PXIe-8135和PXIe-8133等控制器。

这些控制器属于不同世代，不应仅仅因为它们占据系统控制器的位置就直接互换。在进行替换之前，应考虑CPU架构、内存、存储、操作系统支持、外部接口、PXIe性能和软件兼容性等因素。

高性能PXI控制器与通用PXI控制器的选择

性能最高的控制器并不总是最具成本效益的选择。

通用控制器可能完全适用于：

切换系统
中等速率数据采集
基本生产测试
仪器控制
简单自动化序列

当应用场景包含以下元素时，高性能控制器更有价值：

大波形处理
、高速射频分析、
多站点半导体测试、
繁重的并行软件执行、
大数据传输工作负载、
复杂分析或数据库处理

从采购的角度来看，目标应该是选择足够的计算余量以满足预期的使用寿命，而不必为应用程序永远不会使用的性能付费。

传统 PXI 控制器更换

控制器更换通常比机箱更换更复杂，因为控制器包含直接运行测试应用程序的操作系统和软件环境。

传统生产工作站可能依赖于：

特定的 Windows 版本、
特定的 LabVIEW 运行时环境
、旧版仪器驱动程序、
自定义 DLL 或库、
数据库软件、
TestStand 序列
、硬件特定的配置文件

因此，用新型号控制器替换旧型号控制器可能需要操作系统迁移、驱动程序更新、应用程序测试、数据库验证，甚至可能需要对整个站点进行重新认证。

对于生产停机成本高昂的系统而言，采购相同型号的控制器有时可能是风险较低的维护策略。

即使有更新的控制器系列可用，旧式安装可能仍然需要PXIe-8135和PXIe-8133等型号。

PXI控制器采购指南

确认控制器的具体型号

请勿仅根据“PXIe嵌入式控制器”之类的描述下单。务必确认工程部门要求的完整型号，因为不同代的控制器在处理器、存储、接口、软件环境和生命周期状态方面可能存在显著差异。

确认底盘型号

请在提交控制器申请时提供 PXI 或 PXIe 机箱型号。这有助于验证所提出的控制器是否适用于现有平台。

确认软件环境

对于替换，在批准替代控制器之前，请确认操作系统、LabVIEW 或 TestStand 环境、驱动程序依赖关系以及任何旧版软件要求。

确认内存和存储需求

同一系列的两款控制器可能配置不同，存储需求也可能不同。采购部门应确保所报配置符合工程规范，而不仅仅比较基本型号名称。

确认所需的外部接口

检查当前系统使用的以太网、USB、显示器、串口和其他连接。即使控制器与机箱匹配，如果外部接口配置不同，也可能需要对工作站进行更改。

确认可用性和项目时间表

现有控制器和旧款控制器的供应情况可能截然不同。提供所需的交货日期有助于根据项目截止日期评估采购策略。

PXI控制器询价单中应包含的信息

为了提供准确的报价和兼容性评估，客户应提供以下信息：

确切的控制器型号；
所需数量；
PXI/PXIe 机箱型号；
所需产品状况；
操作系统要求（如适用）；
内存或存储要求（如已指定）；
所需交货日期；
发货目的地；
购买替换件时现有控制器的型号

对于完整的 PXI 项目，客户还可以提供控制器、机箱和模块的物料清单，以便对整个系统进行整体评估。

PXI 控制器采购常见问题解答

1. 如何知道 PXI 控制器是否与我的机箱兼容？

请提供准确的控制器和机箱型号。兼容性取决于控制器代数、机箱架构、系统控制器插槽要求、PXI/PXIe 平台类型，以及固件或软件环境。对于替换项目，最稳妥的做法是在订购前比较现有控制器和机箱的组合。

2. 我可以用较新的 PXIe 控制器替换旧的 PXI 控制器吗？

有时可以，但未经工程审核不应直接替换旧控制器。新控制器可能需要不同的操作系统、驱动程序、软件更新、外部连接方式，或者需要重新验证测试站。在生产环境中，保留原有控制器有时风险更小。

3. PXI 控制器需要多大的 CPU 性能？

答案取决于软件工作负载，而不仅仅是已安装模块的数量。基本的交换或控制系统所需的计算量相对较小，而射频分析、波形处理、半导体测试、高速数据采集和并行执行则可能需要更高的处理器性能。工程部门在采购部门选择型号之前，应评估预期的 CPU 工作负载和未来的软件增长需求。

4. 我应该指定多少内存和存储空间？

内存需求取决于应用程序的复杂性、波形大小、并发软件进程数和分析工作负载。存储需求取决于操作系统、已安装软件、本地日志记录、波形记录和测试结果保存。通常情况下，最好是明确实际的应用程序需求，而不是仅购买最低支持配置。

5. 我应该使用嵌入式 PXI 控制器还是带有 MXI 的外部 PC？

嵌入式控制器适用于紧凑型、独立式生产和实验室系统。当项目需要特定工作站、更便捷的计算机升级、大容量外部存储或专用处理资源时，远程控制可能更合适。正确的选择取决于完整的系统架构和维护策略。

6. 购买已停产的 PXI 控制器时，我应该检查哪些方面？

请确认控制器的具体型号、配置、操作系统要求、存储条件、机箱兼容性、外部接口，以及现有软件是否依赖于特定的驱动程序或硬件版本。如果控制器是用来替换故障的生产单元，提供原控制器的相关信息可以降低兼容性风险。

7. 为什么两个处理器相似的 PXI 控制器价格会不同？

控制器的价值不仅仅取决于CPU型号。差异可能包括PXIe接口架构、内存容量、存储容量、加固程度、I/O接口、产品代数、操作系统支持、生命周期状态、供货情况和产品状况。采购时应比较完整的控制器配置，而不仅仅是处理器规格。

8. 在评估 PXI 控制器报价时，我应该比较哪些方面？

务必比较具体型号和配置、产品状况、内存和存储容量、包含的组件、支持的软件环境、供货情况、交货周期、保修或测试信息（如适用）、物流条款以及机箱兼容性。对于替换项目而言，一款技术上正确且能保留现有软件环境的控制器，可能比价格较低但需要重新开发系统的替代方案更有价值。

来自 PXISOOURCE 的 NI PXI 控制器

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