CN102929365A - 一种基于PXI/PXIe总线的平板仪器平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PXI/PXIe总线的平板仪器平台，其体积小，超薄便携。该平板仪器平台的外壳为平板型，前面板安装带触摸屏的液晶屏，机芯置于外壳内部；机芯包括电源板卡、PXI系统控制器板卡和PXI/PXIe背板；电源板卡和PXI/PXIe背板均为长条形，二者通过连接器上下平行连接后布置于外壳内底部，且PXI/PXIe背板在上；PXI/PXIe背板的横向方向分为三个区域，其中一个区域为控制器接入区，另外两个区域为功能板卡插接区；在控制器接入区安装一个横向设置的PXI/PXIe槽位，在每个功能板卡插接区上安装n个PXI/PXIe混合插槽，用于插接PXI或PXIe功能模块，且n个PXI/PXIe混合插槽横向布置且相互平行，功能板卡插接区两侧垂直于PXI/PXIe背板安装n组PXI模块导轨。

Description

一种基于PXI/PXIe总线的平板仪器平台

技术领域

本发明涉及虚拟仪器技术领域，特别是涉及一种基于PXI/PXIe总线的平板仪器平台。

背景技术

近年来，工业自动化测试与控制、军用武器装备测试与诊断、高校教学等场合广泛采用基于PXI总线的虚拟仪器，其具有小型化、模块化、系列化、通用化的特点，便于用户使用，基于PXI总线的虚拟仪器为多个领域的用户提供了一个很好的解决方案。

计算机类产品仍为全球用量最大的一类产品，随着苹果电脑公司的平板式电脑及其应用理念和操作方式对公众造成的深刻地影响，平板式电脑仪器良好的人机交互方式已为公众广为接受甚至推崇，然而不难发现，对于那些需要计算机同时想扩展接口硬件的客户而言，现有的PC、笔记本和平板都不能提供理想的解决方案，而将平板电脑和PXI总线技术结合却能解决这类客户的需求，而这类客户群(现有和未来)也已经或多或少的受到了平板操作的理念和使用方式的影响。

目前，国外和国内厂商研制了多款PXI平台产品，包括PXI机箱、PXI嵌入式控制器，这样的设备体积较大，组件较为分散，通常适合较为大型的自动测试系统。近2年来，随着PXI市场规模越来越大，越来越多的客户关注小型一体化的PXI平台。

随着新一代武器装备的数字化、智能化及测试性设计水平的不断提高，大型机柜式的测试系统逐步被机内测试、便携式测试系统所取代已经成为不可阻挡的趋势。模块化仪器的功能和精度随着计算机、微电子学、软件无线电等技术的发展，已经能够满足或者正在逐步满足桌面测试仪器的使用需求，基于平板电脑的PXI测试平台为模块化仪器的桌面应用提供了非常便捷和人性化的解决方案。

结合当前较为广泛的客户需求和苹果掀起的小型化智能化浪潮，研制革命性的超薄便携PXI智能平板，谋求技术和艺术的完美结合，推动虚拟仪器向便携、智能方向演进，开拓基于便携、智能的新的技术和市场分支，引领客户需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于PXI/PXIe总线的平板仪器平台，其体积小，超薄便携。

为了解决上述技术效果，本发明是这样实现的：

一种基于PXI/PXIe总线的平板仪器平台，包括：外壳和机芯；所述外壳为平板型壳体，前面板安装带触摸屏的液晶屏，机芯置于外壳内部；机芯包括电源板卡、PXI系统控制器板卡和PXI/PXIe背板；

电源板卡和PXI/PXIe背板均为长条形，二者通过连接器上下平行连接后布置于外壳内底部，且PXI/PXIe背板在上；PXI/PXIe背板的横向方向分为三个区域，其中一个区域为控制器接入区，另外两个区域为功能板卡插接区；

将PXI/PXIe背板的长度方向定义为横向，在控制器接入区安装一个横向设置的PXI/PXIe槽位，PXI系统控制器板卡垂直于PXI/PXIe背板地插入该PXI/PXIe槽位；PXI系统控制器板卡提供至少两种对外接口，其中，有线接口的插接件通过外壳上预留的开口伸出到外壳外；

在每个功能板卡插接区上安装n个PXI/PXIe混合插槽，用于插接PXI或PXIe功能模块，且n个PXI/PXIe混合插槽横向布置且相互平行，功能板卡插接区两侧垂直于PXI/PXIe背板安装n组PXI模块导轨；n为大于或等于2的正整数。

优选地，在PXI/PXIe背板上划出的三个区域中，中间为控制器接入区，两侧为功能板卡插接区。

优选地，外壳的上侧面预留PXI或PXIe功能模块插入的开口。

优选地，该平板型测试仪器进一步包括电池，电池安装在外壳其中一个侧面上为电池留出的长条形空间内。

优选地，所述外壳由前壳和后壳组成；其中，

前壳包括触摸屏、前壳主体、液晶屏和显示屏固定支架，触摸屏和液晶屏固定在前壳主体上，再通过显示屏固定支架固定到后壳上；

后壳包括后壳主体、支架、电池盖；后壳主体为具有四个长条形侧面和一个后面板的平板型壳体，支架安装所述后面板外表面；所述四个长条形侧面中，左右侧面分别开有通风栅格，下侧面外部安装电池盖，上侧面也分为三个区域，其中一个区域开有允许PXI系统控制器板卡上的有线接口的插接件伸出到外壳外的开口，另外两个区域开有允许PXI或PXIe功能模块插入的开口。

优选地，所述支架为可调节支撑角度的支架。

优选地，所述机芯还包括机笼；机笼由机笼上壳和机笼下壳扣接在一起并固定于PXI/PXIe背板上表面而形成空腔，PXI系统控制器板卡、PXI或PXIe功能模块处于该空腔内；其中，机笼下壳与PXI系统控制器板卡上的散热机构相贴合，机笼下壳上开有与所述散热机构大小配合的散热窗口；机笼的两侧分别安装有两个轴流风扇。

优选地，所述对外接口为Wifi接口、GPS接口、USB接口、GBE接口和eSata接口中的一种或多种组合。

优选地，所述外壳上进一步安装喇叭和麦克，喇叭用于播放PXI系统控制器板卡产生的声音，麦克用于收集声音传输给PXI系统控制器板卡，PXI系统控制器板卡解析声音，产生相应控制指令。

优选地，PXI系统控制器板卡中设有触发路由模块；触发路由模块通过三类信号线连接背板上的PXI/PXIe混合插槽，包括TTL触发总线、星型触发线和差分触发线；触发路由模块还连接系统控制器软件、GPS模块和外部接口；

触发路由模块根据外部输入，建立触发源和触发终端的配对关系；当选定一组当前使用的配对关系时，根据选定的配对关系将触发源导出到触发终端。

有益效果：

本发明PXI/PXIe平板仪器平台由机芯、外壳组成，通过机芯内部背板上插槽的设计使得PXI/PXIe平板仪器平台高度集成，为用户提供小型一体化、使用体验感强的解决方案。本发明提供Wifi、GPS等多种无线接口和USB、GBE、eSata等多种无线接口，提高了使用灵活性。PXI/PXIe智能平板通过多点电容触控技术和自然式交互式语音引擎完成人机交互，增强用户体验感。

本发明集成了TTL总线触发、星形触发、差分触发、GPS时钟触发，以及外部触发等多种触发方式，并且通过FPGA触发路由逻辑算法可实现多种触发方式间的路由，进而实现多个模块间的同步触发功能，使用灵活。

总之，本发明可大大提升虚拟仪器平台的综合性、便携性和操控性，可为用户快速构建小型化仪器系统、小型化测试系统或某类小型化电子应用系统，大大增强用户体验感。

附图说明

图1为本发明整体组成示意图；

图2为本发明机芯结构组成示意图；

图3为本发明整体结构拆解图。

1-前壳，11-触摸屏，12-前壳主体，13-液晶屏，14-显示屏固定支架，2-后壳，20-通风栅格，21-后壳主体，22-修饰件，23-支架，24-电池盖，25-电池，3-机芯，31-电源板卡，32-PXI系统控制器板卡，33-PXI/PXIe背板，34-开口，35-PXI/PXIe混合插槽，36-PXI模块导轨，37-机笼上壳，38机笼下壳，39-轴流风扇，4-PXI或PXIe功能模块。

具体实施方式

传统的基于PXI/PXIe总线的仪器尤其是测控仪器都是采用工控机箱容纳PXI/PXIe功能板卡，且背板在功能机箱的后部，PXI/PXIe功能板卡以插接件在后的方式垂直插入到工控机箱内，其体积大，不易于小型化。本发明提供了一种小型化的基于PXI/PXIe总线的平板仪器平台，通过背板上插槽的布置使得PXI/PXIe平板仪器平台高度集成，为用户提供小型一体化、使用体验感强的解决方案。

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种基于PXI/PXIe总线的平板仪器平台，如图1所示，其包括外壳和机芯3。该外壳为平板型，由前壳1和后壳2组装而成。前壳1安装带触摸屏的液晶屏，机芯3置于外壳内部。机芯3、前壳1和后壳2采用平行的方式紧密贴合在一起，这样可缩减平板的厚度。机芯是本发明平板仪器平台的最核心组成部分，实现平台的电路功能。前壳实现人及交互功能，后壳实现支架功能。较佳地，本平板还可以包括电池，从而提高本发明的使用灵活度和环境适应性，实现便携式使用，平板竖直放置时，电池设置在平板底部。

图2为机芯拆解图。如图2所示，机芯3包括电源板卡31（参见图3，图2中未示出）、PXI系统控制器板卡32和多槽的PXI/PXIe背板33。PXI/PXIe背板33实现PCIe-PCIe交换、PCIe-PCI桥功能。PXI系统控制器板卡32实现计算机核心功能，处理器、桥、内存、硬盘、多种无线设备、多种有线设备集成在该PXI系统控制器板卡32上，PXI系统控制器板卡实现平台的计算核心、接口核心。电源板卡31实现电源的转换和分配，提供平板所需各种电源。该电源板卡可以采用智能电源管理技术，它的能量输入有2个来源，一是外接电源适配器的输入，另一个是电池的输入。如果只有适配器，则选择适配器输入；如果只有电池，则选择电池输入；如果适配器和电池都存在的情况下，则选择适配器，另外适配器同时给电池充电。电池采用标准的智能电源接口协议，方便操作系统对电池的管理和维护。

电源板卡31和PXI/PXIe背板33均为长条形，二者通过连接器上下平行连接后布置于外壳内底部，且PXI/PXIe背板33在上。将PXI/PXIe背板33沿长度方向分为三个区域，本实施例中，中间为控制器接入区，两侧为功能板卡插接区。在实际中，这三个区域的功能可以变更，只要其中一个为控制器接入区即可。

将PXI/PXIe背板33的长度方向定义为横向，在控制器接入区安装一个横向设置的PXI/PXIe槽位，PXI系统控制器板卡32垂直于PXI/PXIe背板地插入该PXPXIe槽位。PXI系统控制器板卡32提供至少两种对外接口，可以包括有线接口和无线接口，无线接口例如Wifi接口、GPS接口，有线接口例如USB接口、GBE接口和eSata接口。其中，有线接口的插接件通过外壳上预留的开口34伸出到外壳外。PXI系统控制器板卡32的一个面上还固定有散热风扇和散热片，以实现散热。

在每个功能板卡插接区上至少安装n个PXI/PXIe混合插槽35，用于插接PXI或PXIe功能模块4，且n个PXI/PXIe混合插槽35横向布置且相互平行，功能板卡插接区两侧安装有n组PXI模块导轨36。本实施例中n为2。也就是在PXI系统控制器板卡32的左右两侧分别横向平行布置2个PXI/PXIe混合插槽35，两个功能模块4相互平行地沿PXI模块导轨36插入混合插槽内，插入后功能模块4与触摸屏平行，与PXI/PXIe背板33垂直。

本实施例中，为了加固机芯，且方便机芯与外壳之间的固定，还增加了机笼，机笼由位于PXI/PXIe背板33前后两面的机笼上壳37和机笼下壳38组成，机笼上壳37和机笼下壳38扣合起来后并固定在PXI/PXIe背板上表面，可以固定和保护机芯。其中，机笼下壳38与PXI系统控制器板卡32上的散热机构相贴合，机笼下壳38中部开有与散热风扇和散热片大小配合的散热窗口。由于有机笼加固，那么在机笼上或背板上的相应位置上可以安装固定件，将PXI模块导轨36通过固定件固定在机笼和/或背板上。在实际中，也可以在功能板卡插接区两侧安装垂直于底板的格挡，然后将PXI模块导轨36固定在格挡上。当然，格挡也可以与机笼相互固定，这样能够增强其强度。机笼的两侧分别安装有两个轴流风扇39，相应地，外壳的两侧也开有通风栅格20，这样可以尽快将机笼内的温度交换到外部。

如图3所示，本实施例中，前壳1包括触摸屏11、前壳主体12、液晶屏13和显示屏固定支架14，触摸屏11和液晶屏13固定在前壳主体12上，再通过显示屏固定支架14固定到后壳2上。前壳提供了人机交互的硬件，触摸屏采用多点电容触摸技术，增强用户体验感。前壳上还可以安装喇叭和麦克，喇叭用于播放PXI系统控制器板卡产生的声音，麦克用于收集声音传输给PXI系统控制器板卡，PXI系统控制器板卡解析声音，产生相应控制指令。喇叭和麦克提供了自然式交互式语音引擎的硬件，配合运行在机芯中处理器上的软件，实现了语音交互，即用户可通过语音操控平板。

仍如图3所示，本实施例中，后壳2包括后壳主体21、修饰件22、支架23，为了提高本发明的可移动性，还包括电池盖24和电池25。后壳主体21为一个四个侧面和一个后面板的平板型壳体，后面板为框架结构，修饰件22和支架23扣接在所述后面板外部，其中，支架23可以为可调节支撑角度的支架，用户根据使用习惯旋转支架，实现最佳的视觉体验。后壳2的四个侧面中，左右侧面分别开有所述的通风栅格20，下侧面外部安装电池盖24，电池25为长条形，置于电池盖24提供的长条形区域内部，上侧面上相对于背板分为三个区域，中间区域开有允许PXI系统控制器板卡上的有线接口的插接件伸出到外壳外的开口，左右两个区域开有PXI或PXIe功能模块插入的开口。前壳和后壳可以采用螺钉固定。

机芯中PXI系统控制器板卡上设有触发路由，该功能可在FPGA上实现，可实现外触发、差分触发、TTL触发、GPS触发、软件触发之间的路由。具体为，PXI系统控制器板卡32中设有触发路由模块；触发路由模块通过三类信号线连接背板上的PXI/PXIe混合插槽35，包括TTL触发总线、星型触发线和差分触发线，这三类触发线均是已知形式。触发路由模块还连接系统控制器软件、GPS模块和外部接口。触发路由模块根据外部输入，建立触发源和触发终端的配对关系；当选定一组当前使用的配对关系时，根据选定的配对关系将触发源导出到触发终端。具体来说，触发路由模块在配对关系中的触发源所指示的连接线路上监控触发信号，监控到触发信号后，向配对关系中的触发终端所指示的连接线路上发送控制信号，例如同步信号或时序信号。触发路由可提供集成式的触发和同步解决方案，解决困扰用户的无线分布式同步、多模块级联同步等问题。触发路由原理框图如图4所示，外触发为PXI/PXIe智能平板的一个外部连接器，通常可采用SMB连接器；差分触发由多个差分信号组成；TTL触发为8根TTL触发总线组成；GPS触发由2个触发源组成，一是秒脉冲触发源，另一个是GPS时间触发源；软件触发即运行在系统控制器上的软件产生的触发。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于PXI/PXIe总线的平板仪器平台，其特征在于，包括：外壳和机芯；所述外壳为平板型壳体，前面板安装带触摸屏的液晶屏，机芯置于外壳内部；机芯包括电源板卡（31）、PXI系统控制器板卡（32）和PXI/PXIe背板（33）；

电源板卡（31）和PXI/PXIe背板（33）均为长条形，二者通过连接器上下平行连接后布置于外壳内底部，且PXI/PXIe背板在上；PXI/PXIe背板（33）的横向方向分为三个区域，其中一个区域为控制器接入区，另外两个区域为功能板卡插接区；

将PXI/PXIe背板的长度方向定义为横向，在控制器接入区安装一个横向设置的PXI/PXIe槽位，PXI系统控制器板卡（32）垂直于PXI/PXIe背板地插入该PXI/PXIe槽位；PXI系统控制器板卡（32）提供至少两种对外接口，其中，有线接口的插接件通过外壳上预留的开口伸出到外壳外；

在每个功能板卡插接区上安装n个PXI/PXIe混合插槽（35），用于插接PXI或PXIe功能模块（4），且n个PXI/PXIe混合插槽横向布置且相互平行，功能板卡插接区两侧垂直于PXI/PXIe背板安装n组PXI模块导轨（36）；n为大于或等于2的正整数。

2.如权利要求1所述的平板仪器平台，其特征在于，在PXI/PXIe背板（33）上划出的三个区域中，中间为控制器接入区，两侧为功能板卡插接区。

3.如权利要求1所述的平板仪器平台，其特征在于，外壳的上侧面预留PXI或PXIe功能模块（4）插入的开口。

4.如权利要求1所述的平板仪器平台，其特征在于，该平板型测试仪器进一步包括电池（25），电池（25）安装在外壳其中一个侧面上为电池留出的长条形空间内。

5.如权利要求1所述的平板仪器平台，其特征在于，所述外壳由前壳（1）和后壳（2）组成；

前壳（1）包括触摸屏（11）、前壳主体（12）、液晶屏（13）和显示屏固定支架（14），触摸屏（11）和液晶屏（13）固定在前壳主体（12）上，再通过显示屏固定支架（14）固定到后壳（2）上；

后壳（2）包括后壳主体（21）、支架（23）、电池盖（24）；后壳主体（21）为具有四个长条形侧面和一个后面板的平板型壳体，支架（23）安装所述后面板外表面；所述四个长条形侧面中，左右侧面分别开有通风栅格（20），下侧面外部安装电池盖（24），上侧面也分为三个区域，其中一个区域开有允许PXI系统控制器板卡上的有线接口的插接件伸出到外壳外的开口，另外两个区域开有允许PXI或PXIe功能模块（4）插入的开口。

6.如权利要求4所述的平板仪器平台，其特征在于，所述支架（23）为可调节支撑角度的支架。

7.如权利要求1至6任意一项所述的平板仪器平台，其特征在于，所述机芯还包括机笼；机笼由机笼上壳（37）和机笼下壳（38）扣接在一起并固定于PXI/PXIe背板上表面而形成空腔，PXI系统控制器板卡（32）、PXI或PXIe功能模块（4）处于该空腔内；其中，机笼下壳（38）与PXI系统控制器板卡（32）上的散热机构相贴合，机笼下壳（38）上开有与所述散热机构大小配合的散热窗口；机笼的两侧分别安装有两个轴流风扇（39）。

8.如权利要求1至6任意一项所述的平板仪器平台，其特征在于，所述对外接口为Wifi接口、GPS接口、USB接口、GBE接口和eSata接口中的一种或多种组合。

9.如权利要求1所述的平板仪器平台，其特征在于，所述外壳上进一步安装喇叭和麦克，喇叭用于播放PXI系统控制器板卡产生的声音，麦克用于收集声音传输给PXI系统控制器板卡，PXI系统控制器板卡解析声音，产生相应控制指令。

10.如权利要求1所述的平板仪器平台，其特征在于，PXI系统控制器板卡（32）中设有触发路由模块；触发路由模块通过三类信号线连接背板上的PXI/PXIe混合插槽（35），包括TTL触发总线、星型触发线和差分触发线；触发路由模块还连接系统控制器软件、GPS模块和外部接口；

触发路由模块根据外部输入，建立触发源和触发终端的配对关系；当选定一组当前使用的配对关系时，根据选定的配对关系将触发源导出到触发终端。

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