I 为什么需要同步? PXI / PXI Express 的定时与同步总线PXI / PXI Express 多系统同步 同时测量操作同时发 生，但无须严 格同步同步测量测量是相关的 理中需要进行数据关联性分析 实现复杂的分布式测量和控制应用分布式的I/O 分布式的控制 (SHM)在大型结构/建筑的多个区域测量和记录振动(应变)等信号 在后续的处理需要分析数据的关联性 10 Hz带宽的振动信号要求大约毫秒级的同步 噪声源定位麦克风阵列多通道、分布式的同步采集 纳秒级的同步需求和专用的定时硬件 系统统同步信号采集与控制同步精度需求可达纳秒级电电力网监测监测跨区域监控电力质量在众多分布的区域中进行采集和本地分析 数据同步精度达1-10 毫秒 确保任务同步开始2.共享采样时钟定时的模拟和数字测量仅在采样时钟 的新上升沿更新源自主时基的采样时钟 或源自外部*也称为为参考时钟时钟 Skew -单一采样时钟 速率-仪器架构相似+高采样率+不同采样时钟 速率+仪器架构可不同-抖动(PLL)-更复杂需要同步脉冲共享采样时钟样时钟共享参考时钟时钟 不能传输 定时和同步信号如果在设备间 共享内部信号，必须建立同步总线必须连 接所有板卡，使其通过同步总线线缆 同步板卡1板卡2板卡3外部源时间时间 周期之间（两次采样之间）的微小差别在时钟 路径上添加各种元器件均会导致抖动稳定性易受温度、老化等变化因素影响精度振荡器产生的频率不是绝对 精确的频率评价单位有ppm（百万分之一）和ppb（十亿分之一）偏差(Skew)偏差是信号在不同时刻到达两个不同位置时产 生的传输 延迟受信号路径的距离和阻抗影响 触发总线8 TTL触发，时钟 以及握手信号系统参考时钟10 MHz TTL锁相环偏差 1 ns星型触发总线每槽1条 星型结构等长，无传播延迟偏差 1 nsPXI提供的定时和同步特性 针对 机器自动化应用，同步地实现 数据采集、运动控制以及图像采集提高测量精度举例: 在激励-响应测试 中，通过锁 相环将数字化仪的采样时钟锁 相至一个稳定的参考时钟减少测试时间举例: 通过DMM与矩阵开关的握手实现 多个测试 点的快速切换和测试PXI定时与同步特性的益处 , 用户不必关心底层信号路由单单通道数据采集多设备设备 多通道数据采集 触发总线发总线 ( 8 TTL 触发发)PXI Express 系统统控制器星型触发发100 MHz差分时钟时钟差分星型触发线发线PXIPXI ExpressSYNC ControlSYNC10010 MHzCLKPXI Express 系统统定时时插槽PXI Express混合外围围模块块PXI Express混合外围围模块块PXI Expres混合外围围模块块PXI-1外围围模块块PXI Express进一步增强了定时与同步功能 用更高精度的板载时钟取代背板时钟板载TCXO, OCXO时钟, 精度达50ppb 例: NI PXI-6653, NI PXIe-6674T等NI PXI-6651NI PXI-6652NI PXI-6653NI PXIe-6672NI PXIe-6674T 源50 ppb精度将10 MHz参考时钟的不确定度提升到 0.5 Hz1 ppm精度将10 MHz参考时钟的不确定度提升到 10 HzOCXO: NI PXIe-6674TTCXO: NI PXIe- T-Clock专利技术用于数字化仪、任意波形发生器、HSDIO等仪器之间同步同步精度可达30ps以内 共享时钟 和触发信号 PXI-6653SlaveNI PXI- 波音飞机噪声测试系统824 通道动态 信号同步采集 1588, GPS, IRIG-B等协议 共享时间 基准基于基准生成事件, 触发和时钟基于时间时间基于时间 的同步方式, 适合远距离同步或分布式应用 (网络时间协议 )IEEE 1588GPS (Global Positioning System) IRIG-BPPS (Pulse Per Second) (网络时间协议 )使用时间参考（通常是一个NTP服务器）在以太网上进行时钟同步的协议IEEE 1588自主的将所有的时钟与Grandmaster时钟进 行同步补偿网络的传输延迟GPS (Global Positioning System) PPS (Pulse Per Second)o一个PPS信号只是每一秒输出一个脉冲，并不包含特定的时间 、日期或者是年的信息IRIG-Bo一秒长的帧包含秒、分钟、日以及状态信息 IEEE 1588-2008 (IEC 61588:2009), PPS或 IRIG-B完成PXI/PXIe系统间同步PXI6683(H)可替代PXI-6682(H)支持1 Gb/s以太网, TCXO-based CLK10 disciplining (PXI)板载高稳定性TCXO (1 ppm)NI PXI-6683H与最新PXIe-6674T配合使用可进一步提高精度NI-Sync 驱动支持NI-Sync 3.4.1 无需VI修改新：PXI-6683, PXI-6683(H) 基于时间的同步模块NI PXI-6683NI PXI-6683H 信号对齐背板10MHz时钟OscillatorAdjustmentsPXI_CLK10PXI/PXIe6683HTime ReferenceGPS, 1588, IRIG6653/6674Disciplined 10MH Clock ServoGet Clock Servo StatusStop Clock S SyncLabVIEW同步例程 同步到主机主机和从机通过电缆 共享时钟和触发(PXI-665x) 同步到主机通过IEEE-1588 在本地和其他从机共享时间 同步到所有机箱 个通道(可扩扩展至1000个通道) 应用：使用14套PXI系统和GPS同步方案，横跨30公里，用于监测大桥结构的变形，应力，索力，位移，温度和结构的沉降等 挑战：长时间实时监测 ，苛刻的环境要求，分布式的同步采集和汇总 多机箱(Cable) NTPGPS IEEE-1588 TCP/IP 消息10-12 sec板载片内精度sec10-3 sec10-6 sec10-9 sec10-2m100m地域跨度101m102m103m104m105mGlobal10-4m基于信号基于时间时间IRIG-BPXI背板总结: PXI系统中涉及的同步分类 NI 提供多种的定时和同步解决方案10-12 sec100 sec10-3 sec10-6 sec10-9 sec10-2m100m101m102m103m104m105mGlobe10-4m10-15 secPXI-10 xxPXIe-10 xx机箱背板PXI-6652PXIe-6672NTP (Standard Ethernet)IEEE-1588(PXI-6683PXI-6683H)GPS(PXI-6683/6683H)PXI-6653 / PXIe-6674T精度地域跨度。