PXI在重離子加速器－冷卻存儲環(huán)控制系統(tǒng)的應(yīng)用(04-100)

　　·PXI總線具有10MHz同步時鐘，可以作為多路數(shù)據(jù)獲取的同步時鐘。

　　如圖5所示，PXI背板上有一個非常精準的10MHz時鐘(誤差小于<100ppm)。10MHz時鐘源與每個槽位相連，在背板布線上也保證每個槽位距離時鐘源的布線長度嚴格一致。這樣可以實現(xiàn)槽間精準同步。

　　在HIRFL-CSR控制系統(tǒng)中的束流檢測中，要求在進行多路數(shù)據(jù)獲取時的時鐘節(jié)拍一致，不能有相位差。使用PXI總線上的10MHz同步時鐘可以做為多塊PXI數(shù)據(jù)采集卡的同步時鐘節(jié)拍。

　　·PXI總線的帶寬為133MB/s~512MB/s，遠遠大于VME總線的40MB/s帶寬。

　　在HIRFL-CSR控制系統(tǒng)中，每個數(shù)據(jù)采集子單元要同時對多路信號進行長時間高速采集。由于數(shù)據(jù)采集卡的板載緩存通常較小，要實現(xiàn)長時間數(shù)據(jù)采集必須要求系統(tǒng)總線帶寬足夠大。這樣才能保證數(shù)據(jù)的實時傳送。PXI總線基于PCI總線，總線帶寬為133MB/s~512MB，數(shù)倍于VME總線。這樣如果數(shù)據(jù)采集子單元選用PXI總線，在同等采樣速率和采樣深度情況下，可以連接更多的傳感器。這樣提高了系統(tǒng)密度，節(jié)省了硬件投資，增強了整個控制系統(tǒng)的性能。

　　·PXI總線數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品種類多，產(chǎn)品性價比高。

　　PXI總線自1997年誕生以來，由于其具備性能先進性、開放性和低成本，越來越多的廠家宣布支持PXI總線。目前全世界已經(jīng)有百余家PXI設(shè)備生產(chǎn)廠家提供上千種PXI數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。這樣用戶可以自由的選擇組合自己的PXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。PXI的硬件和軟件基于開發(fā)架構(gòu)，因此和VME相應(yīng)產(chǎn)品對比，用戶的軟硬件投資大大降低。

　　HIRFL-CSR對PXI硬件產(chǎn)品的需求

　　在HIRFL-CSR控制系統(tǒng)中，大量PXI數(shù)據(jù)采集子單元通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個大的數(shù)據(jù)獲取集群，完成對整個HIRFL-CSR的的數(shù)據(jù)獲取。為了滿足系統(tǒng)設(shè)計要求，對于PXI硬件平臺，HIRFL-CSR控制系統(tǒng)的設(shè)計者要求滿足如下要求：

　　·Pentium 4 以上的CPU處理能力，CPU功耗低，無風扇設(shè)計。

　　每個PXI數(shù)據(jù)獲取子單元需要進行高速數(shù)據(jù)采集與初步處理，并將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給後端服務(wù)器。這樣要求對于PXI每個數(shù)據(jù)獲取子單元具有很強的數(shù)據(jù)處理能力。CPU風扇是系統(tǒng)長期運行的不穩(wěn)定因素，通常而言在惡劣環(huán)境下系統(tǒng)死機的原因大部分是由于CPU風扇停轉(zhuǎn)導致。為了保證每個數(shù)據(jù)獲取子單元長期可靠運行，要求控制器的CPU功耗低，僅靠散熱片就能滿足系統(tǒng)散熱要求。

　　·控制器具有千兆網(wǎng)。

　　為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性，按照HIRFL-CSR控制系統(tǒng)的設(shè)計要求，PXI控制器必須具有千兆以太網(wǎng)口。每個數(shù)據(jù)獲取子單元通過千兆網(wǎng)與後端服務(wù)器相連，傳遞數(shù)據(jù)或響應(yīng)指令。