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基本信息
- 項目名稱：
- LXI邏輯分析儀
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- LXI(局域網(wǎng)擴(kuò)展儀器)是基于LAN的測試總線，邏輯分析儀是數(shù)字測試系統(tǒng)中重要的測試調(diào)試工具，LXI邏輯分析儀是一個支持網(wǎng)絡(luò)化分布式的LXI儀器?？梢詫崿F(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)字測試調(diào)試任務(wù)，還可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)多臺LXI儀器之間高精度的時間同步和觸發(fā)，實現(xiàn)分布式的測量。最終實現(xiàn)觸發(fā)精度達(dá)到500ns以內(nèi)，具有64個高速數(shù)據(jù)通道和4個高速時鐘通道，最大采樣率為1GS/s,最大存儲深度為8Mb/通道的LXI邏輯分析儀。
- 詳細(xì)介紹：
- 儀器總線在自動測試和控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，現(xiàn)有儀器總線GPIB、PXI、VXI等均為集中式總線。并且這些總線組成的測試系統(tǒng)都有各自的不足：GPIB總線儀器的體積大、效率低、成本高；VXI儀器總線則要求必須采用VXI機(jī)箱，成本高；PXI儀器總線尚未被IEEE標(biāo)準(zhǔn)采納不易推廣，其支持的模塊較少，發(fā)展受限。并且上述總線儀器基本上都不具有分布式網(wǎng)絡(luò)化的特點，雖說GPIB總線儀器具有分布式的特點，但是它的距離非常有限，這都妨礙了測量儀器系統(tǒng)構(gòu)成的發(fā)展。 隨著科學(xué)技術(shù)和因特網(wǎng)的迅速發(fā)展，測試任務(wù)日趨復(fù)雜，測試點越來越分散，分布式網(wǎng)絡(luò)化測試已成為測試發(fā)展的一個重要方向。現(xiàn)代很多測試任務(wù)的被測對象地域位置相差很遠(yuǎn)，整個測試范圍一周大約有幾十公里，甚至上百公里。同時測試項目也很多，如航天系統(tǒng)的測量與控制，飛機(jī)的定位導(dǎo)航，科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的調(diào)試與測試，這使得監(jiān)測點比較多又不集中在一起。因此這樣的測試環(huán)境需要應(yīng)用分布式的測試系統(tǒng)，傳統(tǒng)的測試系統(tǒng)已不能勝任。對于某些測試任務(wù)，要求某些測試設(shè)備具有協(xié)同操作的特性，如某些工業(yè)自動化的動作控制部分要求100ns的時鐘同步性能。某些測試對象需要遠(yuǎn)程測試和控制。為了解決這個問題，提出了一種新型儀器——LXI(LAN extensions for instrumentation)儀器。LXI儀器不需要專用的機(jī)箱和零槽控制器，它能為用戶提供開放式結(jié)構(gòu)、高可靠性、體積小、成本低廉、靈活緊湊、性能優(yōu)異、生命周期長的自動測試系統(tǒng)。同時，基于LAN連通能力使LXI模塊能在世界任何地方被訪問，構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)。采用web頁作為控制界面，使得對儀器的控制也更加方便。B類以上LXI儀器具有高精度的時間觸發(fā)和同步模塊，可以實現(xiàn)不同儀器間高精度的同步。 隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)特別是數(shù)字總線系統(tǒng)已經(jīng)成為電子設(shè)備必不可缺少的核心部分，邏輯分析儀作為數(shù)據(jù)領(lǐng)域測試的主要測試儀器，在數(shù)字系統(tǒng)的測試與調(diào)試中發(fā)揮了非常重要的作用。好的邏輯分析儀將為科學(xué)研究工作帶來極大的方便，可以將科學(xué)研究人員從繁重的測試工作中解放出來，其主要技術(shù)指標(biāo)有最大采樣率，存儲深度，采集通道數(shù)等等，這些參數(shù)決定著一臺邏輯分析儀可以同時采集的數(shù)據(jù)和波形完整程度以及抗干擾的能力。 本設(shè)計是集LXI總線和邏輯分析儀于一體的一個網(wǎng)絡(luò)化分布式的LXI邏輯分析儀，其不僅可以用來實現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)字測試任務(wù)，還可以實現(xiàn)高精度的時間同步和觸發(fā)，同時可以利用局域網(wǎng)實現(xiàn)分布式的測量。因此在未來測試中無論科學(xué)研究人員身處何處，都可以使用基于網(wǎng)絡(luò)化的LXI邏輯分析儀進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)的檢測，隨著3G技術(shù)的不斷完善發(fā)展，我們有理由相信在不久的將來，基于無線的LXI邏輯分析儀將極大的解放科學(xué)研究人員的工作量，為測試工作帶來方便。最重要的一點是LXI邏輯分析儀具有一個高精度的時鐘同步接口，可以支持IEEE1588高精準(zhǔn)時鐘同步，同步精度可以達(dá)到亞微秒級，該精度為國內(nèi)LXI儀器的已知最高精度。 最終實現(xiàn)觸發(fā)精度達(dá)到500ns以內(nèi)，具有64個高速數(shù)據(jù)通道和4個高速時鐘通道，最大采樣率為1GS/s,最大存儲深度為8Mb/通道的LXI邏輯分析儀。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 發(fā)明目的： 為了解決任務(wù)中測試點分散，設(shè)備間高精度協(xié)同性特點，提出了LXI儀器?；贚AN連通能力使LXI模塊能在任何地方被訪問。邏輯分析儀是數(shù)字領(lǐng)域測試的主要儀器。本設(shè)計是集LXI總線和邏輯分析儀于一體的網(wǎng)絡(luò)化分布式LXI邏輯分析儀，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)字測試任務(wù)，高精度時間同步和觸發(fā)和分布式的測量。 基本思路： 軟件設(shè)計包括LXI邏輯分析儀模塊的虛擬儀器界面、儀器驅(qū)動接口和IEEE1588時鐘同步軟件三部分。在硬件設(shè)計方面，整個結(jié)構(gòu)主要包括前向通道、數(shù)據(jù)采集模塊、LXI主板接口模塊。 創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵點： a）將LXI總線標(biāo)準(zhǔn)和邏輯分析儀結(jié)合，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化分布式數(shù)字化測量任務(wù)、支持遠(yuǎn)程操作并實現(xiàn)高精度同步和觸發(fā)。 b)采用FPGA在以太網(wǎng)物理層截獲時間戳，輔助軟件實現(xiàn)IEEE1588協(xié)議的解決方案，大大了提高時鐘同步精度。 c)采用4個FPGA分別接收2組相同的16路信號，通過兩路相位差為180度的500MHz信號進(jìn)行倍頻采樣，實現(xiàn)1GSPS的采樣速率。 d)在邏輯分析儀硬件設(shè)計中，其控制模塊，數(shù)據(jù)處理，觸發(fā)電路，存儲控制電路，均采用FPGA實現(xiàn)，成本低，靈活性高。 主要技術(shù)指標(biāo)： a)符合LXI規(guī)范，IEEE1588同步精度到500ns b)支持硬件觸發(fā)，觸發(fā)精度到納秒級±（5ns+5ns/米） c)最大采樣率：1GS/s d)最大存儲深度：8Mb/通道 e)通道數(shù)：64個數(shù)據(jù)通道，4個時鐘通道；通道間延遲誤差：≤3ns
科學(xué)性、先進(jìn)性
- LXI邏輯分析儀是集LXI總線的網(wǎng)絡(luò)化分布式特性和邏輯分析儀在數(shù)字系統(tǒng)的測試重要性于一體的一個網(wǎng)絡(luò)化分布式的儀器，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)字測試調(diào)試任務(wù)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)多臺LXI儀器之間高精度的時間同步和觸發(fā)以及局域網(wǎng)內(nèi)分布式的測量。同時設(shè)計作品是符合LXI標(biāo)準(zhǔn)A類產(chǎn)品，除了支持LAN觸發(fā)、IEEE1588觸發(fā)外還支持高精度的硬件觸發(fā)。儀器同步的精度可以達(dá)到500ns以內(nèi)，可以滿足高精度的時鐘校準(zhǔn)任務(wù)。該LXI邏輯分析儀具有64個高速數(shù)據(jù)通道和4個高速時鐘通道，最大采樣率為1GSa/s，最大存儲深度為8Mb/通道。國內(nèi)外符合LXI標(biāo)準(zhǔn)的LXI邏輯分析儀還沒有研發(fā)出來，因此這將使我國在LXI儀器領(lǐng)域占得一席之地，而且時鐘觸發(fā)和同步的精度可以穩(wěn)定在500ns以內(nèi)，據(jù)目前已知的同步和觸發(fā)精度，該精度為國內(nèi)的最高精度，即使與國外A類產(chǎn)品相比較，該技術(shù)指標(biāo)也是具有競爭力的。因為LXI儀器處于起步階段，因此基于LXI標(biāo)準(zhǔn)的邏輯分析儀將是一個很大的市場空間，對于國家在LXI產(chǎn)品化方面將有一定的提升。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 在2011年6月11日獲得第十一屆“挑戰(zhàn)杯”四川省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎。 查新報告（詳見附件）。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 整體轉(zhuǎn)讓 協(xié)助開發(fā)
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品和現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- LXI邏輯分析儀是一個支持網(wǎng)絡(luò)化分布式的A類LXI儀器，為未來遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化測試和調(diào)試帶來可能。該儀器具有64個高速數(shù)據(jù)通道和4個高速時鐘通道，最大采樣率為1GS/s,最大存儲深度為8Mb/通道。最重要的是該產(chǎn)品具有一個高精度時鐘同步接口，支持IEEE1588高精準(zhǔn)時鐘同步，同步精度可以穩(wěn)定在500ns以內(nèi)，該精度為國內(nèi)LXI儀器已知最高精度。在監(jiān)測污水處理廠、泵站、水電站、風(fēng)力發(fā)電、氣象站和過程控制等地傳感器傳回的數(shù)據(jù)時，這些應(yīng)用在很遠(yuǎn)很分散的地方收集數(shù)據(jù)。同時測試項目也很多，如航天系統(tǒng)的測量與控制，這使得監(jiān)測點較多又不集中在一起。對于某些測試任務(wù)，要求某些測試設(shè)備具有協(xié)同操作的特性。LXI儀器可以很好的解決這些問題。對LXI邏輯分析儀有了較深入研究之后，這對于其他LXI儀器的移植都具有較好的借鑒作用，就可以實現(xiàn)上述的種種應(yīng)用。這些應(yīng)用將大大解放出勞動力，使更多的人投入到更需要人力的行業(yè)。大大節(jié)省開支，為政府、公司等創(chuàng)惠。且市場上還沒有出現(xiàn)LXI邏輯分析儀，因此該產(chǎn)品將具有較大市場價值。
同類課題研究水平概述
- LXI總線標(biāo)準(zhǔn)問世之后，美國國防部，北京航天測控技術(shù)開發(fā)公司等都已先后加入LXI聯(lián)盟。目前國內(nèi)從事LXI技術(shù)研究的單位也都正積極研究LXI及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對時鐘同步等關(guān)鍵技術(shù)也正在積極探索。但是國內(nèi)LXI設(shè)備的時鐘同步精度和國際先進(jìn)水平相差較大，一般只能達(dá)到微秒級別，而且是只支持LAN觸發(fā)的C類產(chǎn)品或者為支持LAN觸發(fā)和IEEE1588同步觸發(fā)的B類產(chǎn)品，且LXI儀器的產(chǎn)品化能力較弱。隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)特別是數(shù)字總線系統(tǒng)已經(jīng)成為電子設(shè)備必不可缺少的核心部分，邏輯分析儀作為數(shù)字領(lǐng)域測試的主要測試儀器，在數(shù)字系統(tǒng)的測試與調(diào)試中發(fā)揮了非常重要的作用，目前國內(nèi)外還沒有出現(xiàn)符合LXI標(biāo)準(zhǔn)的邏輯分析儀，因此沒有具體可以參考的數(shù)據(jù)指標(biāo)。但是對于LXI儀器，國內(nèi)的目前已知同步和觸發(fā)精度最高為北京航天測控技術(shù)開發(fā)公司，其精度可達(dá)1us。國外同步精度最高的安捷倫可以達(dá)100ns，而我們的LXI模塊在對連線連接的情況下可以達(dá)到150ns，而一般的同步和觸發(fā)精度可以穩(wěn)定在500ns以內(nèi)，而且該儀器屬于A類的LXI儀器，而一般國內(nèi)外儀器大多數(shù)都是僅支持LAN功能的C類儀器，少數(shù)為支持IEEE1588同步和觸發(fā)的B類產(chǎn)品。
