基于定时和同步时钟卡的多机箱同步采集系统

　　在汽车电子、航空、航天以及工业监测等领域中，整体测试系统通常所需要同时监控的I/O非常庞大，如此庞大的测试点需要大量的数据采集卡进行同步。由于工业计算机插槽数量有限以及CompactPCI无法同步各个测试模块，所以本系统选用 PXI Express平台通过定时和同步时钟卡利用触发总线、星形触发以及系统参考时钟来实现高级的多设备同步。本文以带有高精准度恒温晶振的PS PXIe-3102定时和同步模块为例，详细讲述如何进行路由关系配置完成两个PXIe-9108机箱的同步。

　　1 多机箱原理

　　多机箱同步与多板卡同步类似，同样需要保证各个机箱间的板卡都在同一个时钟沿开始启动采集，即共享同一个时钟源和同步触发信号，同时为了消除对时钟源分频后的相位差，也要共享同步脉冲信号。因此，在实现多机箱同步时，需要考虑的主要问题就是如何在多机箱间共享这三个信号：时钟源、同步触发、同步脉冲。

　　对于两机箱同步，选择其中一个机箱作为主机箱，同时分别在主从机箱的星型触发槽中插入一块时钟卡，该时钟卡可以路由时钟信号和触发信号。在此以泛华PS PXIe-3102定时和同步模块举例说明。

　　1.1 机箱间共享时钟源

　　PS PXIe-3102本身自带一个温度补偿晶振，相比背板参考时钟可以提供更高精度的时钟卡(PS PXIe-3102时钟卡引脚图如图2所示)。因此可以将PS PXIe-3102的10MHz时钟路由到两个机箱中，替代机箱背板的参考时钟，然后各个槽位的板卡都选用背板参考时钟作为采样时基。具体配置过程如下：

　　(1)在主从机箱的星型触发槽中各插入一块PS PXIe-3102;

　　(2)将主机箱PS PXIe-3102的本地晶振(Oscillator)路由到背板10MHz输入端(PXI_CLK10_In)上代替主机箱背板的10MHz参考时钟源，软件配置如图4所示;

　　(3)将主机箱中的背板参考时钟源(PXI_CLK10)路由到3102的输出端(CLKOut)。背板参考时钟源的路由软件配置如图5所示;

　　(4)如图3所示，通过同轴线缆[1]连接主机箱中时钟卡3102的时钟输出端CLKOut和从机箱中时钟卡3102的时钟输入端;

　　(5)将从机箱中时钟卡3102的时钟输入端(CLKIn)的信号路由至背板参考时钟输入(PXI_CLK10_In)来代替背板参考时钟源。软件配置如图6所示。

　　1.2 机箱间共享同步脉冲

　　共享同步脉冲的目的是为了消除板卡采样时钟之间的相位差。同步脉冲在每张板卡启动时都会产生，为保证产生的同步脉冲有效，在多机箱同步中也需要考虑同步脉冲在机箱间的路由关系。

　　将主机箱中的动态信号采集卡作为主卡，将其产生的同步脉冲信号路由到背板的PXITrig线上，实现同机箱中同步脉冲信号的共享。同时，需要将此脉冲信号通过本机箱星型触发槽中PS PXIe-3102的MFIO端口输出路由到从机箱中(MFIO是用于静态数字输入、静态数字输出、AI/AO/DI/DO 或计数器/定时器所需的时钟输入及时钟输出的多功能数字I/O)，具体配置过程如下：

　　(1)选择主机箱中的任意一块卡作为主卡，将其产生的同步脉冲信号路由到背板PXITrig0上(也可选择PXITrig<0..7>中的其它触发线)，软件配置如图7所示;