LXI-Standard Ende der babylonischen Sprachverwirrung

Der Vernetzung von Messgeräten verschiedener Hersteller stehen häufig die unterschiedlichen Kommunikationsstandards im Wege. Das LXI-Konsortium will dieser babylonischen Sprachverwirrung mit der Weiterentwicklung des herstellerunabhängigen LXI-Standards ein Ende setzen. Das Multi-Vendor Demonstration System soll nun zeigen, dass LXI tatsächlich funktioniert.

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Das LXI-Konsortium hat 2006 die Entwicklung einer herstellerübergreifenden Plattform zur Demonstration von LXI-Systemen und -Geräten beschlossen. Dieses, aus Hardware und Software verschiedener LXI-Mitgliedsunternehmen aufgebaute Multi-Vendor Demonstration System (MVDS) soll die Fähigkeiten der zahlreichen LXI-konformen Instrumente aufzeigen, demonstrieren, wie sich Geräte der verschiedenen Hersteller in reale Anwendungen einfügen lassen und zeigen, dass der LXI-1.1-Standard die angestrebten Ziele erfüllt.

Das MVDS-Team bestand aus Entwicklern von Agilent, Data Translation, Elgar Electronics, Keithley Instruments, The MathWorks, Measurement Computing, Rohde & Schwarz sowie VXI Technologies. Obwohl viele der beteiligten Unternehmen in direktem Wettbewerb zueinander stehen, sehen alle Beteiligten den LXI-Standard für ihre Kunden als einen wichtigen Schritt nach vorne an. Eine erfolgreiche Demonstration dessen Fähigkeiten ist deshalb von entscheidender Bedeutung.

Die Grundüberlegungen bei der Konzeption des MVDS waren die für Anwender interessanten Aspekte des praktischen Einsatzes von LXI. Etwa, wie sich der Einstieg für den Anwender gestaltet, wie ein LXI-Gerät eingerichtet eingerichtet, wie wird es im Netzwerk erkannt, usw.

Weitere Themen waren die Integration von LXI in vorhandene Systeme, der Aufbau von Hybrid-Systemen mit LXI-, GPIB-, VXI- und PXI-Elementen, die Migration eines Systems von GPIB nach LXI, ein Vergleich der Leistungsfähigkeit von LXI und GPIB sowie die Präsentation bereits verfügbarer Hardware und Software, mit der sich LXI-basierte Testsysteme aufbauen lassen

Demonstration der Class-C-Fähigkeiten

Die Class-C-Fähigkeiten stellen den grundlegenden Funktionsumfang dar, über den alle LXI-Geräte verfügen müssen:

• Eine vom Instrument selbst gehostete Webseite, über die der Anwender mit jedem Webbrowser auf die wichtigsten Konfigurations- und Einrichtungsfunktionen zugreifen kann. Optional kann diese Seite ergänzende Web-Applikationen mit ausführlicheren Einstellungsmöglichkeiten anbieten.
• Instrumentenerkennung über das VXI-11-Protokoll.
• Ein IVI-Treiber, über den der Anwender mit Hilfe von Programmiersprachen und Anwendungen auf das Instrument zugreifen kann, beispielsweise mit Measure Foundry von Data Translation oder MATLAB von The MathWorks.
• Eine TCP/IP-basierte Ethernet-Hardware- und -Software-Schnittstelle.

Im Zentrum der Class-C-Demonstration stand die Migration von einem GPIB-basierenden Testsystem zu einem Ethernet-basierenden LXI-System.

Einfach von GPIB zu LXI

Das fertig aufgebaute Class-C-System besteht aus verschiedenen, über GPIB- und/oder LXI miteinander verbundenen Geräten. Einige der Instrumente können über beide Schnittstellen kommunizieren ohne neu konfiguriert werden zu müssen, was die Benchmark-Vergleiche von GPIB und LXI deutlich vereinfachte.

Wie fast alle Systeme verfügen auch LXI-kompatible Systeme über weitere Schnittstellen. Um auch die Implementierung eines hybriden Systems zu demonstrieren, wurden daher ein FSQ-Signalanalysator von Rohde & Schwarz (GPIB & LXI), ein 2910 RF Vector Signal Generator von Keithley (LXI) sowie VXI-Instrumente über eine EX2500 LXI-VXI-Brücke von VXI Technologies in das Demosystem aufgenommen. Durch diese Zusammenstellung aus verschiedensten Instrumententypen und I/O-Bibliotheken konnte eindrucksvoll gezeigt werden, wie einfach sich ein Testsystem aus Geräten mit den unterschiedlichsten Schnittstellen realisieren lässt.

Um zu zeigen, dass für einen Wechsel von GPIB zu LXI nur minimale Veränderungen an vorhandener Software erforderlich sind, enthielt die Demonstration zwei programmierbare DLM 20-30-Netzteile von Sorensen, von denen das eine über GPIB gesteuert wurde und das andere über LXI. Beide Geräte wurden mit exakt dem gleichen Programmcode angesteuert. Zur Umschaltung des Testprogramms von GPIB auf LXI musste lediglich der VISA Resource String ausgetauscht werden, der für das GPIB-Gerät „GPIB0::22::INSTR“ lautete, für das LXI-Gerät dagegen „TCPIP0::192.168.1.105::INSTR“.

Überzeugende Leistung

Bei neuen Technologien bestehen oft Bedenken bezüglich ihrer tatsächlichen Leistungsfähigkeit. Zum Vergleich von LXI und Ethernet mit GPIB wurden daher zwei Testszenarien aufgebaut: Die überlegene Leistung von LXI/Ethernet bei der Übertragung großer Datenblöcke sollte mit einem FSQ Signal Analyzer von Rohde und Schwarz illustriert werden, der sowohl über eine LXI- als auch über eine GPIB-Schnittstelle verfügt. Das Gerät kann Spektral-Rohdaten in Blöcken von jeweils 256 Kilobyte Größe an einen PC senden. Im Testverlauf wurden 100 solcher Blöcke erfasst und über LXI an den PC übergeben. Der gleiche Test wurde mit GPIB wiederholt. Mit der LXI-Schnittstelle ist die Übertragungsgeschwindigkeit in diesem Szenario vier- bis fünfmal so hoch.

Danach wurde die Übertragung kleinerer Pakete getestet, bei denen GPIB den Vorteil eines geringeren Overheads hat. Es wurden 1000 Messwerte eines digitalen Agilent 34410 Hochgeschwindigkeits-Multimeters mit LXI und GPIB übertragen. Die Leistung beider Schnittstellen war in diesem Fall vergleichbar.

Schnell in Betrieb genommen

Die beschriebenen Szenarien wurden unter anderem mit Hilfe von MATLAB und der Instrument Control Toolbox realisiert, die den LXI-Standard unterstützt. Mit der Instrument Control Toolbox wird MATLAB zu einem grafischen Werkzeug, mit dem sich LXI-Instrumente über grafische Bedienoberflächen steuern und konfigurieren lassen und Daten mit MATLAB ausgetauscht werden können, ohne dass dazu spezielle Programme geschrieben werden müssen.

Die in MATLAB eingelesenen Daten lassen sich mit Hilfe interaktiver Werkzeuge oder Kommandozeilen-gestützter Funktionen analysieren und visualisieren, beispielsweise zur Signalverarbeitung, für statistische Analysen, Regressionsanalysen für lineare und nichtlineare Funktionen oder die digitale Filterung. Aufgaben zur Datenerfassung und Analyse können außerdem in eigenständige unabhängig von MATLAB betriebene Anwendungen eingebaut werden.

Die entwickelten Demos konnten für einen Messeauftritt innerhalb von zwei Stunden in Betrieb genommen werden und sie liefen während der gesamten Ausstellungsdauer ohne nennenswerte Probleme. Nach der amerikanischen Messe AUTOTESTCON wurden die Demos auch auf der electronica in München gezeigt. Auch hier konnten die Demos ohne Probleme aufgebaut werden, obwohl die Betriebsspannung aller Geräte von 120 auf 220 V umgestellt werden musste – eine der Bedingungen, die an alle LXI-Instrumente gestellt wird.

Das LXI-Konsortium

Das LXI-Konsortium ist eine Non-Profit-Organisation zur Weiterentwicklung des LXI-Standards, der momentan über 40 Messgerätehersteller angehören. LXI (LAN extensions for instrumentation) ist ein LAN-basierter Kommunikationsstandard für Messinstrumente und Nachfolger des GPIB. LXI vereinigt die Vorteile der kostengünstigen, leistungsfähigen Ethernet-Technologie mit der Einfachheit und dem hohem Bekanntheitsgrad von GPIB und bildet die Basis für eine neue Generation von Testgeräten und Messinstrumenten.

*Rob Purser, ist Senior Teamleiter für Connectivity Produkte bei The MathWorks, Natick, USA

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