PXI là gì?

2026.09.30

NI-LabVIEW

PXI là gì?

PXI là một tiêu chuẩn mở, dạng mô-đun dành cho các hệ thống đo lường và kiểm thử tự động.

PXI kết hợp hiệu năng của máy tính PC với các thiết bị đo đạc bền bỉ, khả năng định thời chính xác và một hệ sinh thái đa dạng các nhà cung cấp. Các kỹ sư kiểm thử trong các lĩnh vực hàng không vũ trụ và quốc phòng, ô tô, năng lượng, thiết bị y tế cùng nhiều ngành công nghiệp khác đều sử dụng PXI khi các yếu tố về tốc độ, độ chính xác, khả năng đồng bộ hóa và mở rộng được đặt lên hàng đầu.

Tổng quan: Một tiêu chuẩn cho kiểm thử tự động hiện đại

Các thiết bị điện tử hiện đại ngày càng trở nên phức tạp, có tính kết nối cao và phụ thuộc nhiều vào phần mềm hơn bao giờ hết. Việc kiểm thử chúng thường đòi hỏi sự phối hợp của nhiều thiết bị đo: từ đo tín hiệu tương tự, cấp nguồn, chuyển mạch hàng trăm hoặc hàng nghìn điểm kiểm tra, tạo tín hiệu RF, thu thập dữ liệu số, mô phỏng cảm biến cho đến điều khiển thiết bị đang được kiểm tra (DUT).

PXI được thiết kế để giải quyết những thách thức này. Thay vì phải lắp ráp một tủ rack chứa đầy các thiết bị đo độc lập, hệ thống PXI tích hợp các thiết bị này vào một khung máy dạng mô-đun duy nhất, chia sẻ chung nguồn điện, hệ thống làm mát, tín hiệu định thời, tín hiệu kích hoạt (trigger) và khả năng truyền tải dữ liệu tốc độ cao.

Các hệ thống PXI thường được sử dụng xuyên suốt vòng đời sản phẩm:

Nghiên cứu và kiểm chứng thiết kế: Các kỹ sư sử dụng PXI để xây dựng nguyên mẫu hệ thống đo lường, xác định đặc tính thiết bị, khắc phục sự cố và kiểm chứng thiết kế trên nhiều loại tín hiệu, từ dòng điện một chiều (DC) đến dải tần số ánh sáng.

Kiểm thử sản xuất tự động: Các nhà sản xuất sử dụng PXI để xây dựng các trạm kiểm thử chức năng có độ lặp lại cao và thông lượng lớn, có thể triển khai trên nhiều dây chuyền, nhà máy và khu vực địa lý.

Mô phỏng và kiểm thử Hardware-in-the-loop (HIL): PXI được sử dụng rộng rãi để mô phỏng các cảm biến, tải, hệ thống truyền thông, các lỗi và môi trường thực tế nhằm kiểm thử phần mềm bên trong các bộ điều khiển nhúng và hệ thống điện tử.

Hardware-in-the-Loop (HIL) là gì?

Thu thập và giám sát dữ liệu: PXI cung cấp khả năng thu thập dữ liệu đồng bộ với số lượng kênh lớn, đáp ứng các ứng dụng đòi hỏi phép đo nhanh, chính xác và có độ lặp lại cao.

Thành phần hệ thống: Một hệ thống PXI bao gồm những thành phần nào?

Hệ thống PXI được xây dựng từ một số thành phần cốt lõi: khung máy (chassis), bộ điều khiển, các mô-đun, phần mềm và các linh kiện hoàn thiện hệ thống. Cấu hình cụ thể sẽ phụ thuộc vào ứng dụng kiểm thử.

Khung máy và tấm mạch nền

Khung máy PXI đóng vai trò là nền tảng vật lý và điện cho toàn bộ hệ thống. Nó chứa bộ điều khiển cùng các mô-đun thiết bị đo, cung cấp nguồn điện và hệ thống làm mát, đồng thời kết nối các thành phần thông qua một tấm mạch nền (backplane) hiệu suất cao.

Chính tấm mạch nền này giúp PXI vượt xa khái niệm một khung chứa thẻ cắm thông thường. Nó cung cấp bus truyền thông, các tín hiệu định thời, kích hoạt (triggering), đồng bộ hóa và khả năng kết nối giữa các khe cắm, cho phép nhiều thiết bị đo cùng vận hành như một hệ thống kiểm thử thống nhất và phối hợp nhịp nhàng.

PXI được phát triển dựa trên các công nghệ bus PC phổ biến như PCI và PCI Express, kết hợp với thiết kế cơ khí bền bỉ theo chuẩn CompactPCI cùng các tính năng định thời và đồng bộ hóa chuyên dụng cho lĩnh vực kiểm thử.

Bộ điều khiển

Bộ điều khiển là máy tính vận hành hệ thống kiểm tra. Nó có thể được tích hợp trực tiếp vào khung máy PXI hoặc kết nối từ xa thông qua một máy tính bên ngoài.

Bộ điều khiển PXI thường thực thi hệ điều hành, phần mềm điều phối kiểm tra (test executive), các trình điều khiển thiết bị, phần mềm đo lường, chức năng ghi dữ liệu, giao diện người dùng và mã lệnh tự động hóa. Đối với phần mềm, hệ thống PXI hoạt động như một phần mở rộng của chính bus PCI hoặc PCI Express trên máy tính.

Các mô-đun PXI và PXI Express

Các mô-đun PXI là các thiết bị đo và thiết bị I/O thực hiện các chức năng kiểm thử thực tế. Tùy thuộc vào ứng dụng, một hệ thống có thể bao gồm:

Đồng hồ vạn năng số
Máy hiện sóng và bộ số hóa tín hiệu
Bộ tạo dạng sóng tùy ý
Bộ tạo và phân tích tín hiệu
Bộ thu phát tín hiệu vector
Thiết bị đo và cấp nguồn (SMU)
Bộ nguồn lập trình được
I/O số
Hệ thống thu thập dữ liệu
Thiết bị tạo lỗi (Fault insertion)
Bộ mô phỏng cảm biến
Các mô-đun chuyển mạch, ghép kênh và ma trận chuyển mạch
Các mô-đun định thời và đồng bộ hóa
Các giao diện truyền thông

Nhờ cấu trúc dạng mô-đun của PXI, các kỹ sư có thể cấu hình hệ thống dựa trên các tín hiệu cần thiết ở thời điểm hiện tại, đồng thời mở rộng hoặc sửa đổi hệ thống khi các yêu cầu thay đổi.

Phần mềm

PXI là một tiêu chuẩn thiết bị đo được định nghĩa bằng phần mềm. Thay vì phụ thuộc vào các núm vặn, màn hình hiển thị và mặt điều khiển vật lý cho từng thiết bị, các hệ thống PXI được điều khiển thông qua phần mềm.

Phần mềm này có thể bao gồm các trình điều khiển thiết bị (driver), công cụ cấu hình (chẳng hạn như giao diện điều khiển ảo), chương trình quản lý trình tự kiểm tra, phần mềm ứng dụng (như hệ thống ghi dữ liệu), khả năng kết nối cơ sở dữ liệu, giao diện người dùng, cũng như mã nguồn tùy chỉnh được viết trong các môi trường như LabVIEW, C#, .NET hoặc Python.

Hoàn chỉnh hệ thống

Một hệ thống kiểm tra PXI hoàn chỉnh không chỉ bao gồm khung máy (chassis) và các mô-đun. Các hệ thống PXI thường bao gồm:

Tủ máy tích hợp hệ thống cấp nguồn và các linh kiện điện tử đảm bảo an toàn
Hệ thống kết nối mật độ cao (mass interconnect)
Các bộ cáp kết nối
Đồ gá (fixture)
Bo mạch tải (load board)
Dịch vụ hiệu chuẩn và quản lý tài sản hệ thống

Các công ty thành viên của PXISA (PXI System Alliance) không chỉ cung cấp thiết bị đo mà còn cung cấp cả các công nghệ và dịch vụ hỗ trợ cần thiết để biến PXI thành những hệ thống kiểm tra tự động hoàn chỉnh.

Tiêu chuẩn PXI: PCI eXtensions for Instrumentation

Tiêu chuẩn PXI quy định các yêu cầu về cơ khí, điện và phần mềm, cho phép các sản phẩm tuân thủ tiêu chuẩn này có thể hoạt động cùng nhau. Nó được xây dựng dựa trên các công nghệ máy tính cá nhân (PC) và máy tính công nghiệp đã được kiểm chứng, đồng thời bổ sung các tính năng cần thiết cho kỹ sư kiểm thử: định thời, kích hoạt (triggering), đồng bộ hóa, kết cấu bền bỉ, hệ thống làm mát, khả năng tự động nhận diện thiết bị (software discovery) và khả năng tương thích giữa các nhà cung cấp khác nhau.

Hiệp hội PXI Systems Alliance (PXISA) chịu trách nhiệm thúc đẩy tiêu chuẩn PXI, đảm bảo khả năng tương thích và duy trì các thông số kỹ thuật của PXI. Do PXI là một tiêu chuẩn mở, nhiều nhà cung cấp có thể cung cấp các sản phẩm hoạt động hiệu quả cùng nhau trong cùng một hệ thống kiểm thử. Điều này mang lại cho các kỹ sư quyền lựa chọn: họ có thể chọn khung máy (chassis), bộ điều khiển, thiết bị đo, hệ thống chuyển mạch, phần mềm, hệ thống kết nối hoặc đối tác tích hợp tối ưu nhất cho công việc của mình.

Lược sử về PXI

PXI được phát triển vào cuối những năm 1990 nhằm giải quyết một vấn đề kỹ thuật thực tiễn: làm thế nào để các thiết bị đo dạng mô-đun có thể giao tiếp, đồng bộ hóa và vận hành cùng nhau hiệu quả hơn so với các hệ thống kiểm thử dạng tủ rack truyền thống.

National Instruments đã phát triển và công bố tiêu chuẩn PXI vào năm 1997 như một tiêu chuẩn công nghiệp mở. PXI chính thức ra mắt thị trường vào năm 1998, đồng thời PXI Systems Alliance (Liên minh Hệ thống PXI) cũng được thành lập nhằm thúc đẩy tiêu chuẩn này, duy trì các thông số kỹ thuật và hỗ trợ khả năng tương thích giữa các nhà cung cấp.

Kể từ đó, PXI đã phát triển từ kiến trúc ban đầu dựa trên nền tảng PCI lên PXI Express, mang lại băng thông cao hơn, khả năng đồng bộ hóa tốt hơn, công suất và hiệu suất tản nhiệt vượt trội, cũng như duy trì các tùy chọn tương thích cho những hệ thống kiểm thử có vòng đời dài.

Ngày nay, PXI được hàng nghìn công ty và trung tâm nghiên cứu trên toàn thế giới sử dụng để xây dựng các hệ thống kiểm thử tự động đòi hỏi độ bền cao, khả năng mở rộng linh hoạt và khả năng thích ứng tốt.

Hệ sinh thái: Tại sao hệ sinh thái lại quan trọng?

PXI không phải là dòng sản phẩm của một nhà cung cấp duy nhất; nó là một tiêu chuẩn và một hệ sinh thái.

Hệ sinh thái này bao gồm các công ty sản xuất khung máy (chassis), bộ điều khiển, thiết bị đo, thiết bị chuyển mạch, các mô-đun RF và vi sóng, thiết bị nguồn, giao diện truyền thông, mô-đun mô phỏng, cáp, đầu nối, hệ thống kết nối mật độ cao (mass interconnect), phần mềm, dịch vụ và các hệ thống kiểm thử hoàn chỉnh.

Đối với các kỹ sư, điều này mang lại sự linh hoạt. Một hệ thống PXI có thể kết hợp các sản phẩm từ nhiều nhà cung cấp khác nhau trong khi vẫn duy trì một kiến trúc chung. Điều này giúp các tổ chức chuẩn hóa những yếu tố cần thiết, đồng thời tạo ra sự khác biệt ở những nơi mà ứng dụng đòi hỏi các tính năng đặc thù.

Thông số kỹ thuật đã được công bố

PXI được định nghĩa bởi một hệ thống các thông số kỹ thuật công khai do các nhóm làm việc của PXISA duy trì — bao gồm các khía cạnh như tấm nền phần cứng (PXI-1, PXI-5), kiến trúc phần mềm (PXI-2, IVI), tính toán đa hệ thống (MultiComputing) và các quy trình tuân thủ. Các tài liệu này đều miễn phí tải xuống và được cập nhật theo sự phát triển của tiêu chuẩn.

(Theo PXISA.org)

Peritec là đại lý ủy quyền chính thức của NI (National Instruments), công ty phát triển tiêu chuẩn PXI. NI là Sponsor Member của PXISA.

Peritec cũng là đại lý độc quyền của Pickering Interfaces, một trong số ít các Sponsor Member của PXISA.