一. 规划进程
前语
前期的GPIB、VXI等技能，因为选用了专用的仪器接口标准进行规划，然后使得从底层的接插件、接口卡、机箱，到完结仪器操控功用的协议软件都是测验范畴专有的、定制的，这极大的进步了测验体系的本钱，并严峻阻止的测验技能的开展。随后呈现的PXI技能，充分使用了现有的计算机总线技能，降低了测验体系的本钱，可是，跟着PC工业的高速开展，依据计算机接口的测验设备生命周期往往较短。这关于大多需求继续服务数十年的测验体系来说显然是无法承受的。
测验工程师和体系集成者需求长时刻、安稳、共同的接口标准以便保持测验体系长时刻的运用寿命。LXI联盟依据以上的考虑，确认选用以太网作为新的测验接口标准。以太网接口以其高功用，低本钱在工业范畴中得到广泛运用，并已继续运用几十年，现在它的功用仍在不断进步。
LXI(LAN eXtensions for Instrumentation)，即依据局域网的仪器扩展，它是以太网技能在测验主动化范畴运用的拓宽，其总线标准交融了仪器的高功用、插卡式仪器的紧凑灵敏和以太网的高速吞吐率，而且其功用比以往测验体系的处理计划更紧凑、更快速、更廉价、更耐久。
LXI标准环绕4个首要方面——物理要求、Ethernet协议、LXI接口和LXI触发。标准是这些要求项意图组合。契合LXI标准的仪器被称为LXI设备，LXI设备分为3种类型：C类、B类和A类。C类LXI设备是根本类型，它有必要契合物理要求、Ethernet协议和LXI接口标准;B类LXI设备除要满意C类设备的要求之外，还要加上依据LAN的触发和IEEE1588守时同步协议;A类LXI设备除C类和B类的要求外，再加上硬件触发总线。
本规划的意图是经过PIC32单片机完结LXI总线B类电压表,为进步LXI总线外表的研讨及运用作出贡献。
国内外的研讨现状及剖析
2004年9月安捷伦科技公司和VXI科技公司联合树立世界LXI联盟，推出了依据LAN的仪器总线标准——LXI。2005年9月底，LXI联盟正式发布LXI标准1.0版别。2006年8月，LXI联盟又推出LXI标准1.1版别。首要是对1.0版别中混合体系的构建办法进行了弥补。2007年10月新推出的LXI 1.2版别改进了原标准中的发现和验证机制。
LXI总线刚一推出便引起了业界的广泛重视。现在，LXI联盟已有包含绝大多数世界闻名测验丈量公司在内的51家公司成为其成员。在LXI联盟的掌管下已举办了屡次PlugFest活动。安捷伦科技的第一台依据LXI的仪器呈现在2003年，是20MHZ的函数发生器33220A，也是世界上第一台一同具有GPIB、USB和LAN接口的仪器。现在安捷伦科技已推出以34410A数字多用表为代表的30多种契合LXI的T&M产品。其间大部分是A级仪器，C级仪器模块不到10种。
VXI科技有两种A级的数据收集产品，而且运用在波音公司新开发的787宽体长途客机的应力丈量体系中。现在一切首要测验公司都支撑LXI，已有300多种产品。关于LXI总线的推出国内测验界也积极呼应。现在，陕西海泰电子有限责任公司、北京无线电计量测验研讨所、北京航天测控技能开发公司等单位已加入了LXI联盟。2006年9月国内成功的召开了我国LXI联合体树立大会暨2006年总线技能与LXI学术会议。2007年6月又成功举办了LXI联盟会员大会暨高档技能论坛。但国内现在还没有契合LXI总线标准的仪器产品问世，关键技能尚在霸占。
总的来说，LXI总线标准交融了GPIB仪器的高功用、VXI/PXI插卡式仪器的紧凑灵敏和以太网的高速吞吐率，并考虑守时、触发、冷却、电磁兼容等仪器要求。相关于以往的总线标准，LXI不受带宽、软件和计算机背板总线的约束，其掩盖规模更广、承继功用更好、生命周期更长，本钱也更低，并依托以太网日益进步的吞吐才能和功用优势，必将成为下一代主动测验体系的抱负处理计划。
规划思路及内容
本规划首要是PIC32 Ethernet Starter Kit实验板完结LXI总线C类电压表的规划。并在此根底上探求LXI总线B类电压表的完结。实验板如图1所示：
PIC32 Ethernet Starter Kit实验板的顶部组件包含：
PIC32MX795F512L 32位微操控器。
PIC32MX440F512H的USB微操控器板上调试。
绿色电源指示灯。
板晶体的精细微操控器时钟(8兆赫)。
USB衔接的板上调试器通讯。
橙色调试指示灯。
三个为用户界说的输入按钮开关。
三个用户界说的LED指示灯。
PIC32 USB A型主机为根底的运用插座衔接。
主机办法电源线。
RJ – 45以太网端口。
10/100以太网总线速度指示灯。
50兆赫以太网PHY振荡器。
32 kHz振荡器(可选)。
USB主机和OTG PIC32的USB运用的供电电源。
PIC32 Ethernet Starter Kit实验板的底部组件包含：
+3.3 V的稳压电源，经过USB或扩展板入门工具包电源。
衔接各种扩展板。
USB OTG和PIC32系列的USB OTG公司/设备为根底的运用设备衔接微型AB插座。
外部以太网PHY。
PIC32单片机自身具有网络接口和USB等规划LXI的C类仪器的根本要求，LXI标准规则，C类接口功用需求供给LAN和Web浏览器接口，其LAN接口应支撑千兆位以太网，向下兼容100Base-T，引荐运用Auto-MDIX功用，有必要显现LXI仪器的MAC地址。网络协议上至少支撑Ipv4的IP、TCP、UDP、ICMP、SNMP。有必要支撑三种LAN装备技能，即动态主机装备协议(DHCP)、动态装备本地链路选址(Auto-IP)和手动设置。有必要供给HTML Web网页，这些Web网页可以在和W3C兼容的浏览器上正确作业。Web服务器有必要契合HTTP1.1标准，且所供给的HTML网页有必要契合版别4.01。
LXI测验模块运用IVI-COM驱动程序(运用COM API的IVI驱动程序)对仪器进行操控。IVI驱动程序是依据VISA并被集成在NI供给的运用开发环境中。主控程序经过调用VISA I/O库函数，操控LXI模块完结电压、电流、频率等信号的测验采样。
因而本规划首要完结的内容如下所示：
了解计算机网络通讯原理;
了解TCP/IP协议;
了解嵌入式的Internet技能;
完结模块内部常用接口的调试作业;
完结TCP/IP网络协议的完结;
完结Web Sever服务功用;
完结电压数据的读取;
探求B类电压表的完结计划。
依据PIC32单片机，关键在于网络协议的完结，结构框图如图2所示：
注：模块上的网络PHY为DP83848C，不具有IEEE1588帧检测才能，需求更换成DP83640。DP83640芯片内置高精度IEEE1588时钟，并设有由硬件履行的时刻符号功用，可为接纳及发送信息包打上时钟符号，以完结IEEE1588功用。
以太网本质上是一个物理层标准，作为一套完好的网络传输协议，有必要具有高层操控协议，以太网运用了TCP/IP协议。以太网最典型的运用办法是Ehtemet+TCP/IP，即灵敏的Ethemet底层加上简直已成通用标准的网络传输协议TCP/IP协议，使得以太网可以十分容易地集成到以Internet和Web技能为代表的信息网络中。
嵌入式以太网的本质是在嵌入式体系的根底上完结网络化，使嵌入式体系可以完结TCP/IP网络通讯协议，接入以太网。将嵌入式体系与TCP/IP协议交融到一同首要有两种办法：
1.硬件办法：运用有的TCP/IP芯片直接作为以太网，这种办法的长处是：可靠性高，履行速度快，但往往硬件电路杂乱，价格昂贵，硬件本钱高。
2.软件办法：将TCP/IP协议以软件办法嵌入到嵌入式体系的ROM中。一般来说，TCP/IP协议栈都比较巨大，在嵌入式体系中很难支撑完好的TCP/IP协议栈，因而要依据嵌入式网络产品的特色，精简TCP/IP协议，完结与需求相关的部分，大幅度削减关于体系资源的需求。
本规划选用第二种办法。以太网技能是LXI的技能根底，LXI标准规则了对以太网的硬件要求和相关装备要求。LXI标准中规则设备有必要运用适宜的IEEE 802.X PHY/MAC标准完结以太网。以太网的物理衔接有必要运用IEEE 802.3标准。引荐运用RJ45作为LAN衔接器。LXI设备应支撑千兆位以太网，并能确保在10/100Base-T低速以太网中正确运转。用户经过拜访显现器或粘贴在模块上的标签可以取得模块的MAC地址。模块有必要包含以太网衔接的监督功用。别的，LXI设备应包含Auto-MDIX(主动线序辨认)功用，并支撑缺省的网络速度主动洽谈功用。
在LAN装备方面，LXI设备有必要支撑TCP/IP网络，至少支撑IPv4，其间包含IP、TCP、UDP等协议。一同还要求设备支撑%&&&&&%MP协议。标准要求设备有必要支撑三种IP地址装备技能：动态主机装备协议(DHCP)、动态装备本地链路地址(Auto-IP)和手动设置。其间，DHCP是在运用以太网路由器的大型网络中主动分配IP地址的办法，此刻经过DHCP服务器取得设备的IP地址;Auto-IP办法适用于由以太网交换机(或集线器)组成的小型网络或特设网络，以及由穿插网络组成的两节点网络;手动办法可用于一切类型拓扑结构的网络，此刻用户手动设置LXI设备的IP地址。LXI设备需供给LAN装备初始化组织(LCI)，完结VXI-11发现机制，然后能容易地在网络上被辨认。
仪器发现技能可以依托VXI-11标准来完结，VXI-11标准依据TCP/IP协议模型和客户机/服务器架构，使用ONC/RPC技能供给IO通道给LXI仪器的长途操控端，树立Core、Abort、Interrupt三类信道，完结仪器间的信息传输。仪器发现的进程实际上是仪器与服务器之间进行信息交互的进程：仪器向服务器发送通讯恳求;服务器收到信息则知道有仪器接入网络，树立衔接并发送查询音讯;仪器依据查询做出相关应对;服务器收到应对信息，完结仪器发现。发送的查询音讯应包含标准SCPI指令“IDN”等。
每个LXI仪器都是一个独立的网络设备,一切LXI仪器都有必要供给包含产品首要信息在内的欢迎网页及LAN装备网页, B类设备还要具有同步装备网页。此外,仪器还可以供给状况/其他页面,来显现仪器的当时状况和其他信息。这些网页经过HTTP80端口衔接到网络,并可以经过标准W3C网络浏览器检查。从Web接口的视点看,LXI仪器类似于一个Web服务器【10】, 经过这些Web页，用户可以装备网络参数，检测设备的连通性，以及对LXI设备进行快捷的操作。
本规划可选用适合于嵌入式运用的Boa Web服务器作为LXI设备的Web服务器，Boa服务器支撑HTTP 1.0标准，具有装备简洁，内存占用小等特色。Boa服务器可以经过CGI程序处理用户提交的表单数据并动态更新网页中的数据，可以满意LXI设备对Web接口的需求。1588时刻戳软件规划
经过上文对时钟偏移量和推迟量的剖析来规划1588时刻戳的状况机。状况机中共有S0、S1、S2、S3、S4五种状况,别离代表了时钟同步初始状况、Sync报文状况、Follow报文状况、Delay_Req报文状况和Delay_Resp状况。下面给出的是时刻戳状况机的软件完结办法:
module ieee1588_time_stamp (in_data,clk,nclear,out);
input indata, clk,nclear;
output out; //端口声明
reg out;
reg[2:0] state;
reg t_slave1,t_master1,t_slave2,t_master2,t_offset,t_
delay;
………….. //变量和参数声明
parameter [2:0] s0=1,s1=2,s2=3,s3=4,s4=4;
//各状况的界说
always @(posedge clk)
begin
if(! nclear |主从时钟同步) state = s0;
case(state)
s0: begin
if(indata ==同步报文)
state <= s1;
else if(idata ==跟从报文)
begin out = t_master1;state <= s2; end
else state <= s0;
end
s1:state <= (indata ==传输t_slave1)? s1:s2;
s2:state <= (indata ==推迟恳求报文)? s3:s2;
s3:state <= (indata ==推迟呼应报文)? s4:s3;
s4:state <=(indata ==同步)? s0:s3;
endcase
end
always @ (state) //探测到状况的改变一同输出
信号
begin
case (state)
s0:out=t_master1
s1:out=t_slave1;
s2:out=t_slave2;
s3:out=t_master2;
s4:out={t_offset,t_delay};
endcase
end
read_time _model test_time(
t_master1(t_master1),
t_slave1(t_slave1),
t_master2(t_master2),
t_slave2(t_slave2));//调用时钟记载模块
……………..
Endmodule
该状况机使用两个always句子别离完结状况的转化以及输出。在ieee1588_time_stamp时刻戳模块中还调用了read_time_model时钟读取模块为时刻戳模块实时的读取时钟。因为模块上的网络PHY为DP83848C，不具有IEEE1588帧检测才能，需求更换成DP83640。DP83640芯片内置高精度IEEE1588时钟，并设有由硬件履行的时刻符号功用，可为接纳及发送信息包打上时钟符号，以完结IEEE1588功用。
二. 测验
LXI仪器是测验仪器的网络化运用,其使用IEEE1588协议处理了以太网的推迟不确认性,并可以协助仪器实准确的时钟同步,必然成为分布式、网络化测验渠道的干流。LXI的小型网络测验仪如图3所示：
依据实验条件所限，本规划只能针对一个LXI仪器进行测验，测验的流程如图4所示：
