洞察相似、相异之处和最好的实践
自GPIB创立以来的30余年间，因它的易用性和可靠性而一直广为流行。今天，LAN对仪器的扩展(LXI) 在这两个方面都达到或超过了GPIB的能力。从基于浏览器的配置和查错到以太网自身30年的历史，LXI可建立和重新配置高吞吐率、有效和高性价比的测试系统。通过规定这些久经证明和广为使用标准的相互融合，LXI将帮助您战胜产品测试的挑战，而不会加重您的预算和人员负担。
从GPIB转到LXI是本系列应用指南中的第三篇，它帮助您处理从GPIB、PXI或VXI转到LXI的过程。这篇应用指南将比较GPIB和LXI，描述混合系统的体系结构，概要性地说明一步步设置系统的方法，讲述如何容易地修改系统软件，使它能与LXI设备一道工作。
系统结构的比较
每一套测试系统都包括四项基本要素: 测量硬件、系统软件、PC至仪器的连通能力，以及接至被测装置 (DUT) 的电缆和测试夹具。在您考虑从GPIB转向LXI时，随着系统结构从纯GPIB至GPIB/LAN混合，再至全LAN/LXI的演进，应考虑所有这四项因素的影响。
典型GPIB系统
在GPIB广泛使用30年后，对世界各地的工程师来说，基于GPIB系统的基本结构几乎没什么变化: 它包括配有GPIB卡的控制器 (通常是 PC)，用GPIB电缆以菊花链方式连接到一起的多达14台台式仪器。由于受GPIB通信长度限制1，控制器与仪器一般处于几米范围内。
优点: 从硬件方面来看，GPIB既可以是来自您的内部设备，也可以是来自安捷伦或其它厂商的设备。由于它们能够适应系统控制器内部的变化，因此这些高度专业化的仪器能够保持长的生存能力。它们也包括提供精确、可靠和测量结果的可重复性，以及久经证明的测量例程。此外，许多最新仪器通过可下载的测量专用软件及固件而提供增强的灵活性，这些测量专用件为诸如无线通信这类应用提供特殊测量能力。
GPIB的连通能力简单易懂 — 30年历史证明它是完全可信赖的。例行程序的编程也相对简单，无论您是选择使用可编程仪器的标准命令(SCPI)、可互换虚拟仪器 (IVI) 驱动程序，还是用于通信和控制的其它驱动程序。
缺点: 最大缺点也许是要在PC主机上增加一块GPIB卡，从而加大了系统成本和复杂程度。这对于笔记本电脑更是麻烦，此时需要有用于PC卡的插槽或可用I/O端口的适配器(如USB-GPIB适配器)。GPIB卡和相应I/O库的查错也相当费时。在一切都就绪后，通信可能会低于LAN和其它替代方案所可能达到的速度。
根据您的测试要求，GPIB仪器可能要占用大量机架空间，并且会增加冗余或不需要的能力(如多个显示屏)。在某些情况下，14台仪器还不能全面测试您的产品。对于更大的仪器系统，笨重的GPIB电缆和它的大连接器有可能难以适应系统机架要求。
1用GPIB总线扩展器可实现更长距离的控制。
系统程序也遇到挑战，从为系统中每一台仪器跟踪到有用和可靠的驱动程序这一基本任务开始。GPIB系统一般需要有附加的触发线，您必须用它连接仪器，然后通过软件命令激活。系统内的时序和同步也会使程序复杂化，因为GPIB不提供公共时钟或触发线。
典型LAN基系统
转到LXI并不需要全面改变您的系统结构。在使用LAN通信时，LAN和符合LXI标准的仪器将可能有更多种演进中的系统结构。
无论何种情况，都从具有内置LAN端口的PC开始: 与基于GPIB的系统不同，PC不需要任何物理上的变动。但系统结构则需要增加交换机或网关 (至外部PC)，以实现与多台仪器的通信。
方案1 — GPIB-LAN: 用LAN与现有GPIB系统通信最容易的方法，是使用如Agilent E5810A LAN/GPIB网关这样的装置，即可通过LAN实现对GPIB仪器的远地访问 ，而且不需要在PC中安装GPIB卡。寻址采用的是同样方式: 您的系统软件将把网关看成是一个GPIB接口，虽然它实际是通过LAN通信。由于您的仪器仍像是GPIB设备，因此无需改变其软件就能实现系统转换。E5810A网关可安装在系统机架中，它通过LAN连接克服了GPIB的距离制约。
 图1. LAN/GPIB网关可把GPIB仪器接到PC的LAN端口
方案2 — GPIB加LAN: 一般来说，转到LXI的下一个步骤是在PC和LAN/GPIB网关间增加一个LAN路由器。这就可通过把GPIB仪器接到LAN/GPIB网关，再把网关和任何LAN或LXI仪器接到路由器，从而在单一系统中融入GPIB、LAN和 LXI设备。
必须记住: 虽然许多测试仪器已配有LAN端口，但它们并非都能通过LAN控制。有些仪器使用LAN端口仅为与外设通信 。 因此要查看产品手册或内置的帮助功能，以确定特定的LAN能力。当然，如果仪器贴有LXI标志，说明它已通过符合性测试，至少能通过LAN控制，带有可由浏览器访问的网络接口，提供IVI驱动程序，并符合LXI物理规范。
方案3 — 全LAN: 由于有了越来越多的符合LXI标准的产品，因此有可能演进到全LAN结构。这样的系统配有适应所有LXI仪器需要的一台或多台路由器。每台仪器都能充分利用LAN速度和低价I/O电缆的优势。每台LXI仪器内的网络浏览器将帮助加快和简化仪器或系统的配置和查错。LAN的长久性，以及通过IEEE 1588精密时间协议 (PTP) 的同步将可能实现各种新的能力和应用。
LXI的优点: 在测试系统中，LXI仪器的优点体现在硬件、连通能力和程序上。从硬件角度来看有三项重要优点:
· LXI标准包括传统仪器、模块化仪器和功能模块 (合成仪器或SI)，这意味着对系统面板尺寸的约束不会以牺牲性能为代价。
· LXI在一种体系结构内提供源、测量、电源和射频能力。而卡箱式仪器的体系结构，如PXI和VXI是难以提供所有这些能力的。
· Class B和Class A LXI设备的对等 (仪器—仪器) 触发能力允许它们独立地工作和通信，从而能大幅度减轻系统主机承担的任务。
推荐配置
对于任何基于LAN的测试系统，我们建议建立包括控制PC和测试设备 (每一设备均有专用IP地址) 的专用和有保护的网络。最简单的方法是围绕路由器建造，该路由器提供测试系统与公司intranet间的缓冲。更为先进的方法是把控制PC作为缓冲器，即用第二块网络接口卡(NIC)和Microsoft* Windows* XP的Internet连接共享特性(ICS) 配置。
通过增加第二NIC和激活NIC，控制PC即作为intranet与本地测试系统间的路由器。ICS提供一块LAN卡至其它设备的流量路由，并为系统内的专用地址提供网络地址翻译 (NAT) 能力。
这种基于路由器的方法提供访问控制，阻塞特洛伊和蠕虫病毒，使控制PC能无阻碍地访问系统网络、intranet和Internet。但如果控制PC被配置为使用DHCP，而不是静态IP地址，那么就需依靠提供IP地址和功能的公司intranet。
 图2. 路由器加LAN/GPIB网关实现GPIB，LAN和LXI仪器至PC LAN端口的连接
 图3. 用多台路由器实现本地和远地仪器与PC LAN端口的连接
LXI为系统连通能力提供8项重要优点:
· 系统I/O使用当前绝大多数PC中已有的PC标准LAN。
· 系统中的仪器数量只受机架尺寸和可用路由器端口数的限制。每一设备都有独有的IP地址，它可以手动或自动设置。
· 能为各测试系统容易地建立专网，把一组仪器分配到子网中。
· 仪器可靠近或远离控制器 — 实际上能放置在公司intranet或Internet上的任何地方。
· IT世界久经证明的安全工具和技术也可用于保证设备和数据安全。
· 基于浏览器的接口简化系统配置和查错 — 任何安捷伦仪器都带有交互式的设置、控制和监视网页。
· IEEE 1588 PTP使能本地和远地的仪器实现精密定时和同步 (Class B和A装置)。
· IVI驱动程序可在流行的测试软件开发环境中使用。
安捷伦的LXI方法在编程上另外还有两项重要优点:
· Agilent IO Libraries Suite 14加快接口和仪器的连接和配置 (见第4-5页的“设置LXI系统”)。
· 地址改变简单，并至少有三种处理方法: 手动，使用地址声明，或通过Agilent IO库。
所有这些优点的综合效果是能帮助您更快和更平稳地从GPIB转到LAN和LXI。
建立LXI系统
了解如何快速和容易配置基于LAN系统的最好方法是实际演示。为此，通过如下一步步的过程说明在最初设置和未来改变时，为简化系统配置推荐的行动和工具。
第一步: 连接LAN电缆
第一步是用标准LAN电缆把所有仪器接到必须的LAN硬件 (路由器等)。然后把路由器接到系统的控制PC。
第二步: 把CD插入PC
下一步是在控制PC上安装Agilent IO Libraries Suite 14。随安捷伦仪器提供的免费Suite 14可在 Agilent和NI I/O库上自动工作 (与 NI-488完全兼容)。
装载该软件套件和运行配置工具一般不到15分钟。为简化配置，Suite 14认可如NI VISA这类其它已安装库和在兼容方式中配置自身。
 图4. 安捷伦连接专家简化PC至仪器I/O的配置
第三步: 识别PC接口
当您启动连接专家时，它识别和配置PC中的各种接口，包括LAN、USB、GPIB和串行接口 (COM)，而且也可以自动识别已经安装的接口卡和转换器，仪器其制造商、型号和序列号等信息。I/O库的连接专家即可完成各接口和转换器的配置。
第四步: 识别已连接的仪器
连接专家可找到和识别来自数十家厂商，而不止是安捷伦的仪器，然后帮助您适当配置这些仪器。点击任何仪器将展示诸如制造商、型号、序列号和IP地址(或URL)等信息。您可使用"*IDN?"命令执行这一任务。
第五步: 测试通信链接
连接专家也可按您的意图自动测试LAN、USB或GPIB链路的通信，或象第四步那样，识别系统中每一台所接的仪器。
第六步: 配置LXI仪器
从打开网络浏览器开始，键入LXI仪器IP地址或URL，观看内置仪器网页。根据LXI标准定义，仪器网页所包括的信息有制造商、型号、序列号、固件版本代码和仪器IP地址。LXI仪器也提供配置网页，您能通过网络界面改变LAN设置。安捷伦仪器网页通常包括产品照片和至其它信息的链接。“智能”仪器还使用该网页下载固件版本或测量专用软件
许多安捷伦仪器还提供附加的内置网页，使您能与仪器互动和执行各种任务: 进行测量、产生信号、闭合通道、读量值和显示结果。有些仪器还能让您尝试程序命令或命令序列，验证仪器的响应。
总之，Agilent IO Libraries Suite 14、安捷伦连接专家和LXI的浏览器接口是能把设置时间从数天减少到几分钟的强大组合。Suite 14和连接专家更能与众多制造商的仪器一同工作。安捷伦客户可免费下载Suite 14，下载链接和条款见www.agilent.com/find/open。
LXI联盟
LXI联盟是最初是由Agilent Technologies和VXI Technology建立的非盈利性组织。它的目标是促进LXI标准的开发和采纳，这是一项开放性标准，用于设计验证与功能测试、测量和数据采集行业相关的技术规范和解决方案。联盟对所有测试和测量公司开放 — 目前已拥有40多家成员公司 、行业专家、系统集成者和政府部门的代表。要了解有关该联盟的详细情况，请访问: www.lxistandard.org。
 图5. 许多Agilent LXI仪器包括内置的网页，使您能配置设备和进行测量。
简化软件改变
转变到LXI并不需要全面更动您的系统结构或系统软件。四项措施能简化更动系统软件，实现符合LXI标准设备通信的过程。
双接口仪器
许多安捷伦仪器有LAN和GPIB端口，将来能升级到LXI标准的符合性。无需修改现有软件，即可通过GPIB端口使用这些仪器，也可经程序中简单的地址改变而通过LAN端口使用这些仪器。对于较小的程序，可通过手工或搜索和替换，把地址从GPIB变为IP地址。对较大程序或测试套件，您可修改程序中的声明表 (别名)。也可使用Agilent IO Libraries Suite 14，它有自己的别名表。这种方法会造成稍慢的通信，但为您的系统提供了启用和运行的方便方法。
VXI-11
从PC应用程序角度看来，VXI-11通信协议使LAN I/O就像是GPIB连接。这实际意味着为GPIB编写的应用程序，也可在符合VXI-11通信协议的LAN接口的仪器中使用。
命令兼容仪器
与老仪器命令兼容的仪器可使用您已有的软件。例如Agilent 34410A和34411A数字万用表兼容性模式可直接使用34401A数字万用表的程序。符合LXI标准的34410A和34411A配有GPIB和 LAN 接口，系统软件只需很少改变(用于 LAN的IP地址)或无需改变(GPIB)，就能替代系统中的34401A。
驱动程序
许多制造商正在把现有仪器改变为符合LXI Class C标准。在这种情况下，大多数现有驱动程序仍能正确工作。LXI标准要求IVI驱动程序作为标准解决方案，以实现仪器程序的可互换性，例如数字万用表类中的仪器在测试系统中可彼此代换。但应注意不同结果的可能性，例如您用的41/2位数字万用表代替61/2表。
利用众多优点
随着系统体系结构和软件的进步，在测试工作总，您已经能利用LAN和LXI在速度、距离和性能诸方面的众多优势。LXI不仅在易用性和可靠性上超过GPIB，它还包括基于浏览器的配置和查错能力，可建立和重新配置高吞吐率、有效和高性价比的测试系统
迈向测试的明天
LXI解决了像您这样的系统开发者所面临的各种主要问题: 降低成本、缩小系统尺寸、简化集成、提高吞吐率，以及为硬件和软件的重复利用提供更多机会。这些好处使LXI成为适应当前和未来的测试体系结构。
为帮助您充分认识这些好处，我们把LXI作为Agilent Open概念的组成部分。Agilent Open之所长远不止是仪器 — 它是我们帮助您简化使用PC标准I/O和开放软件工具简化整个测试过程的方法 (图4)。随着技术的发展，我们相信广泛使用的标准将能容易地延长系统寿命和融入新的技术进步，例如LXI。
用PC标准I/O简化系统通信和连通能力
系统I/O不再意味着专用的昂贵接口和电缆。您能选择适合当前需要的I/O连接: 大多数Agilent Open仪器都配有GPIB、LAN和USB端口。这样的灵活性使您能选择最适合目前系统的接口，而未来再转换到另一种接口。我们还提供各种接口网关和转换器，因此您能容易地把GPIB仪器融入基于LAN和USB的系统中。
用系统就绪仪器建立通用的测量解决方案
您能容易地为测试系统选择Agilent Open仪器，它们有高吞吐率，能容易地集成到您的测试软件和系统机柜中。无论您选择的是传统仪器、模块化仪器，还是功能模块，都能用我们的IO Libraries Suite快速和正确地连接。在几分钟内，就完成自动安装Agilent Connection Expert，配置接口，查找来自众多制造商的已连接仪器，以及验证通信。
用开放软件工具实现高效的开发
您不必仅仅为测试编程花大量时间恶补不熟悉的程序语言。Agilent Open让您在熟悉的测试软件开发环境中工作。在这里使用的是像标准仪器驱动程序这样的开放软件工具，以及至Microsoft Excel，或至流行程序语言，如Visual Basic，C，LabVIEW，Agilent VEE Pro，Visual Basic.NET，Visual C++，Visual C#等的链接。在您熟悉的环境中工作，您集中关注的是您的产品，而非测试产品所需要的代码。
通过Agilent Open和LXI的组合能力，Agilent帮助您和您的团队开启简化系统建立之门 ，并创造测试中新的可能。
 图4. 通过Agilent Open和LXI，LAN成为能容易融入当前和未来测试资产的测试系统主干
相关文献
1465系列应用指南提供关于测试系统建立、在系统中成功使用LAN、WLAN、USB，以及优化和增强射频/微波测试系统的有用信息:
· 测试系统设计入门 (AN 1465-1)，(出版号: 5988-9747EN)
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· 计算机I/O考虑 (AN 1465-2)，(出版号: 5988-9818EN)
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· 理解驱动程序和直接I/O (AN 1465-3)，(出版号: 5989-0110EN)
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· 选择您的测试系统软件体系结构(AN 1465-4)，(出版号: 5988-9819EN)
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· 选择您的测试系统硬件体系结构和仪器 (AN 1465-5)，(出版号: 5988-9820EN)
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· 理解机架和仪器互连的影响(AN 1465-6)，(出版号: 5988-9821EN)
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· 最大化系统吞吐率和优化调度(AN 1465-7)，(出版号: 5988-9822EN)
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· 操作维护 (AN 1465-8)，(出版号: 5988-9823EN)
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· LAN在测试系统中的使用: 基本原理，AN 1465-9(出版号: 5989-1412EN)
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· LAN在测试系统中的使用: 网络配置，AN 1465-10(出版号5989-1413EN)
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· LAN在测试系统中的使用: PC配置，AN 1465-11(出版号: 5989-1415EN)
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· USB在测试和测量环境中的使用，AN 1465-12(出版号: 5989-1417EN)
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· 使用SCPI和Direct IO vs. 驱动程序，AN 1465-13 (出版号: 5989-1414EN)
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· LAN在测试系统中的使用: 应用程序，AN 1465-14(出版号: 5989-1416EN)
http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-1416EN.pdf
· LAN在测试系统中的使用: 设置系统 I/O，AN 1465-15(出版号: 5989-2409)
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· 下一代测试系统: 用LXI拓展视野，AN 1465-16(出版号: 5989-2802)
http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-2802EN.pdf
· 优化射频/微波测试系统中的部件，AN 1465-17(出版号: 5989-3321)
http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-3321EN.pdf
· 增强射频/微波测试系统中测量完整性的6项提示，AN 1465-18 (出版号5989-3322)
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· 校准射频/微波测试系统中的信号路径，AN 1465-19(出版号: 5989-3323)
http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-3323EN.pdf
· LXI: 超越GPIB，PXI和VXI，AN 1465-20(出版号: 5989-4371)
http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-4371EN.pdf
· 转向LXI的10个好理由，主要优点是能够实现更好的系统，AN 1465-21 (出版号: 5989-4372)
http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-4372EN.pdf |
