技術背景

　　2009 年 11 月，安捷倫科技有限公司、艾法斯公司和 Test Evolution 公司聯合成立 AXIe 聯盟，旨在開發和推廣 AXIe 系列標準。此后又有五家公司加入 AXIe 聯盟，它們分別是：Giga-tronics、ADLINK(凌華)科技公司、Advanced Testing Technologies(先進測試科技公司)、Guzik Technical Enterprises(Guzik 科技公司)和泰科電子。2010 年 6 月，AXIe 聯盟發布了 AXIe 1.0 基礎體系結構標準和 AXIe 3.1 半導體測試擴展技術。

　　AXIe 兼容 PXI 。它在制定之初參考了 AdvancedTCA、PXI 、LXI 和IVI等現有的標準，是一個以 AdvancedTCA為基礎的開放式標準，其目標是創建一個由各種元器件、產品和系統組成的生態系統，推動通用儀器和半導體測試的發展。AXIe 標準可提供最大的可擴展性，滿足各種平臺的需求，包括通用機架堆疊式系統、模塊化系統、半導體 ATE 系統，以及工作臺和模塊插件。

　　為何要再建立一個模塊化測試標準?

　　AXIe 可為儀器設計師提供一系列重要優勢，使其能夠滿足許多新數據采集和控制應用以及下一代電子產品測試的要求。AXIe 能夠充分地利用機架空間，提供更高的性能、更強大的可擴展性、更出色的模塊性和靈活性，可輕松與 PXI、LXI 和 IVI 進行集成并顯著減少開發和部件的成本。AXIe 包括 PCIe(PCI Express)和 LAN 兩種接口，是 LXI 和 PXI 標準的最佳補充。AXIe 儀器與虛擬 PXI 或 LXI 儀器比較相似，可無縫集成在系統里并提供很高的性能。

　　AdvancedTCA PICMG 3.0 標準作為 AXIe 標準的基礎，是一種證明過的采用大型電路板的開放式系統體系結構，對高性能儀器來說無疑是一個理想選擇。該電路板尺寸適合平面(單板)儀器設計，因此無論水平配置還是垂直配置均可充分利用機架空間。采用水平配置可以極大降低機箱高度，因為大型電路板可以插入機架之中，最充分地利用儀器前面板空間，降低因為將大型設計分解到多個電路板上而產生的互連開銷。

　　AXIe 的高可擴展性

　　AXIe 具有較高的可擴展性，用戶可以使用 1 至 14 個插槽和 1 個或多個機箱來集成儀器，甚至可以通過適配器使用嵌入式 PXI 或 CompactPCI 模塊來集成儀器。AdvancedTCA 同時也可提供單軌功率管理和強大的散熱功能，是大功率應用的理想選擇。ATCA 支持 LAN 和 PCIe 數據光纖架構，可用于虛擬 LXI 和 PXI 設計。“智能平臺管理界面(IPMI)”提供了強大的系統管理功能，使用戶可以對單機箱系統和多機箱系統進行控制。AXIe 標準還提供了多種擴展功能，包括信號 I/O、定制背板、液體散熱等，支持儀器在未來進行擴展。

　　AXIe標準結構

　　AXIe是一種分層體系結構，建立在 AdvancedTCA 標準(PICMG 3.0 和 3.4)的基礎上，可提供大型電路板、LAN、PCIe 和系統管理等特性。基于 AdvancedTCA 的 AXIe 1.0 標準適用于通用儀器，并添加了核心觸發功能、定時功能和高速本地總線。AXIe 1.0 是在背板 1 區和 2 區連接器上實現上述功能的，無需指定后面板連接器或使用模塊或背板 3 區的接口。 AXIe 1.0 還可針對特定應用領域進行擴展設計，例如半導體測試(AXIe 3.1)，并可包括關于模塊后面板連接的規定。模塊后面板連接可使用 AdvancedTCA 3 區的接口。擴展后的標準可稱為 AXIe 3.n， 其中 n = 1、2、3 等。

　　AXIe 儀器可在典型的機架堆疊式配置中與基于現有標準 PXI、LXI 和 IVI 的儀器實現集成。例如，PXI 儀器能夠在機架中垂直安裝并使用機架式安裝、嵌入式或臺式控制器。在同一機架中水平安裝的 AXIe 模塊可作為虛擬 PXI 或 LXI 儀器使用。機架中還可添加 LXI 綜合儀器。

　　基于 PCIe 的 AXIe 儀器模塊可像 PCIe 硬件器件一樣充當控制計算機，其工作方式與 PXI 儀器模塊一樣。基于 LAN 的 AXIe 儀器模塊可像網絡節點一樣充當控制計算機，其工作方式與 LXI 儀器相同。所有這些儀器均能使用符合 IVI 標準、可在所有應用程序開發環境中運行的驅動程序。

　　AXIe通過 PICMG3.0 AdvancedTCA 標準可使用背板 1 區連接器上的機械接口、功率接口和智能平臺管理接口(IPMI)。AXIe還可提供單星型 AdvancedTCA 基礎接口千兆位以太網，并利用PICMG3.4 標準在雙星型 2 區光纖上傳輸高速低時延 PCIe 信令。PCIe 100 MHz 時鐘由 J20 上的 AdvancedTCA 時鐘對定義。AXIe 系統模塊安裝在邏輯插槽 1 上，儀器或外設模塊安裝在集線器/節點插槽 2 和節點插槽 3 到 14 上。

　　AdvancedTCA充分利用了寬電信設備機架中的可用空間，支持一個機箱背板上最多有 16 個模塊插槽。由于 AXIe 主要是面向測試測量市場和常用的 19 英寸 EIA 設備機架，所以 AXIe 背板的插槽數最多為 14 個，這是 19 英寸兼容機箱最多能夠容納的垂直插槽數。

　　AXIe 的性能

　　AXIe將會在以下方面為測量系統帶來改進：模塊電路板面積、散熱性能、功率、速度和測量完整性等。AXIe可提供900cm2以上的電路板面積，超過測試測量行業中任何其他通用平臺。雖然機箱功率和散熱功能是由制造商決定的，不過 AXIe 機箱通常可提供每插槽 200W 或更大的功率以及散熱能力。機箱一般通過變速風扇進行散熱，根據模塊集成電路的溫度調節風扇轉速。

　　連接至計算機的AXIe背板與 PXI 背板相同。每個 PCIe G2 通道可提供 500 MB的數據帶寬。AXIe 提供了單一的外設插槽至背板吞吐量，這由路由至外設連接器的通道數量決定(AXIe 為 4 個通道，而 PXIe 為 8 個通道)。系統插槽/嵌入式控制器的所有外設插槽代表了從背板下載數據并傳送至系統模塊(或嵌入式控制器)的能力。AXIe 的 4 個通道可從每一個外設插槽(共達 13 個)路由至 CRM(系統)模塊。如果是 PXIe，則目前的實施需要將 16 個通道路由至系統插槽(而標準要求是 24 個通道)。實際數據自始至終都將取決于具體的開關結構體系和 CRM/系統模塊或嵌入式控制器的功能。

　　AXIe 融合了 LAN 和 PCIe 兩種數據通信架構。千兆位 LAN 可提供行業標準協議，包括用于 SCPI 通信的協議(例如套接字協議、VXI-11 協議和新的 IVI HiSLIP 協議)PCIe 接口經證明可在計算機至儀器模塊間提供 PCIe G2 速率，以及 2.2G bit/s 的寫入速率和 2.7G bit/s 的讀出速率。

　　AXIe 提供了很寬和快速的本地總線。數據采集模塊可產生很高速率的數據，并能夠分流這些數據，從而方便數據傳輸到系統計算機。

　　這些較寬的本地總線可以提供一個非常快速的通道，可將高速數據移至相鄰數字信號處理模塊，從而在通過 PCIe 背板將數據傳輸到計算機之前對部分數據進行分流。這種模塊也可以用于實時生成數據并傳輸至相鄰數據生成模塊(例如任意波形發生器和數字碼型發生器)。

　　測量完整性通常需要非常緊密和可重復的計時生成和精度。AXIe 系統已經發展到可在模塊之間(通過總線觸發線或星型(徑向)觸發線)提供 100 MHz 的時鐘和計時信號。

　　最后，AXIe 標準還規定了模塊和系統元器件的電磁兼容性(EMC)標準，這將有助于預防由于 AXIe 主機中的元器件的電磁干擾所導致的測量完整性問題。例如建議規定最大模塊輻射，這將能夠對潛在相鄰模塊的測試進行設計和驗證，以確保它們在輻射條件下符合測量標準。

　　總結

　　與 VXI 和 PXIe 總線技術相比，AXIe 可提供大電路板尺寸、功率輸出、高效散熱、高速靈活的數據通信架構，以及 AdvancedTCA 標準的靈活性，同時還能與 AdvancedTCA標準兼容。

　　主要特性包括：

　　1.面積為 900 平方厘米的模塊電路板。

　　2.18 至 62 個通道的本地總線可使相鄰模塊數據傳輸速率達到 600 Gbit/s。

　　3.低時延和高速 PCIe 總線使儀器至計算機間的數據傳輸速率達到 10 Gbit/s。

　　4.行業標準和靈活的 LAN 通信。

　　5.總線和徑向分布式計時和觸發可用于儀器同步。