Logos GPIB, VXI, PXI et LXI.

Quand et pourquoi ont été créés les standards GPIB, VXI, PXI et LXI



  • Vous vous demandez ce que signifient les sigles GPIB, VXI, PXI ou LXI. Voici leurs significations, quand et pourquoi ils ont été créés et quel est l’objectif des technologies qu’ils recouvrent dans le domaine du test et de la mesure électronique.

 
L’avènement des ordinateurs pour l’automatisation des test, puis la généralisation des PC, a fait naître la nécessité de développer des bus permettant la communication entre un ordinateur et des instruments de test et de mesure électroniques tels que des oscilloscopes, des analyseurs de spectre, des générateurs, des compteurs, des multimètres, des numériseurs…

GPIB pour General Purpose Interface Bus

Hewlett-Packard a inventé en 1972 le bus d’interface HPIB (Hewlett Packard Interface Bus) pour connecter des instruments à un ordinateur. Le bus HPIB est devenu un standard IEEE en 1973. Référencé IEEE 488.1 et baptisé GPIB (General Purpose Interface Bus), il s’est largement imposé dans le domaine du test et la mesure électroniques. Il a été intégré en standard ou en option à la plupart des instruments. La connexion d’un instrument via son interface GPIB à un PC a longtemps réclamé l’utilisation d’une carte d’interface à installer dans le châssis du PC.

Connexion d'un instrument à un PC par le bus GPIB.
Connexion d’un instrument de test à un PC via une carte d’interface GPIB enfichée dans un PC (source Keysight Technologies).

Avec la généralisation des ports USB sur les PC, il est devenu plus simple et moins coûteux de connecter le PC via un module GPIB‑USB doté, d’un côté, d’une liaison USB à connecter au PC, et de l’autre, d’une interface GPIB à brancher au port GPIB de l’instrument.

Connexion d'un instrument à un PC par le bus GPIB via une liaison USB
Connexion d’instruments à un PC par le biais d’un module GPIB-USB (source Keysight Technologies).

 

LXI pour LAN eXtensions for Instrumentation

En 2004, Agilent Technologies (dont l’entité test et mesure électronique est devenue une entreprise indépendante baptisée Keysight Technologies en 2014) et VXI Technology (aujourd’hui VTI) ont lancé le standard LXI (LAN eXtensions for Instrumentation) dont l’objectif est de tirer parti de l’interface Ethernet intégrée à la plupart des PC pour piloter des instruments via un réseau local. Des serveurs Web intégrés dans les instruments LXI permettent notamment de les piloter à partir d’un navigateur Web.

Instruments LXI connectés à Ethernet.
Plusieurs instruments LXI peuvent être connectés au réseau Ethernet (source LXI Consortium).

Le GPIB et le LXI ont pour but de contrôler des instruments classiques intégrés dans un boîtier. Cependant, certaines applications de test réclament l’utilisation d’un grand nombre d’instruments. Pour piloter plus aisément plusieurs instruments et les intégrer dans un système de test moins encombrant, l’idée a été de les concevoir au format d’une carte électronique et de les réunir dans un châssis, constituant ainsi un système de test compact piloté par un ordinateur. Ce qui a donné naissance au VXI en 1987 puis au PXI en 1997.

VXI pour VME eXtensions for instrumentation

Châssis VXI de VTI Instruments.
Un châssis VXI intégrant différentes cartes instruments constitue un système de test compact (source VTI Instruments).

Le VXI (VME eXtensions for instrumentation) est une adaptation du format des cartes VME employées notamment dans les télécoms aux exigences des applications de test automatisé. Le standard VXI définit des lignes de bus supplémentaires pour la synchronisation et le déclenchement, ainsi que des exigences mécaniques et des protocoles standard pour la configuration, la communication par messages, l’extension multi-châssis et d’autres caractéristiques. Un châssis VXI, qui peut être monté dans un rack de 19″, dispose généralement de 13 emplacements pour des cartes VXI au format 3U/6U/9U de hauteur et 100/160/220/280/340/400mm de longueur. De nombreuses cartes VXI ont été conçues pour remplir les fonctions d’oscilloscope ou d’acquisition de signaux. L’intégration relativement complexe et coûteuse de cette technologie la réservait néanmoins à des systèmes de test réclamant un haut niveau de performance notamment dans le domaine des télécoms, de l’aérospatiale ou de la défense.

PXI pour PCI eXtensions for instrumentation

Le PXI a justement été créé par National Instruments en 1997 afin de réduire ces coûts et ces difficultés d’intégration. Le PXI (PCI eXtensions for instrumentation) est en effet une adaptation aux besoins des applications de test automatisé du bus PCI exploité par tous les PC. La norme PXI est régie par la PXI systems Alliance (PXISA) qui maintient et contrôle son évolution afin d’assurer l’interopérabilité de tous les instruments qui ont été conçus par de nombreux fabricants dans ce format modulaire.

Connexion PXI via Thunderbolt 3..
NI propose par exemple une solution de contrôle d’un systèmes PXI avec ordinateur portable via une liaison Thunderbolt 3.

Les cartes au format 3U (100 x 160 mm) peuvent remplir selon le modèle une variété de fonctions : générateur, multimètre, numériseur, compteur, matrice de commutation, etc. Elles sont réunies dans un châssis qui comprend un fond de panier passif, des sources d’alimentation, un système de refroidissement et un contrôleur. Le pilotage de l’ensemble peut être réalisé par un PC externe via une liaison spécifique ou un PC embarqué au châssis qui contient en général 4 à 18 emplacements. Selon les instruments une carte PXI peut occuper 1 à 4 emplacements (slots) dans un châssis.

Système de test hybride

Système de test hybride GPIB, VXI, PXI et LXI.
Banc de test hybride combinant des systèmes VXI et PXI ainsi que des instruments connectés par bus GPIB et LXI (source Rohde & Schwarz).

En raison de contraintes techniques et/ou de coûts, certains instruments ne peuvent être intégrés dans une carte au format PXI ou VXI. Il est heureusement possible de constituer une solution de test hybride combinant des systèmes PXI et VXI ainsi que des appareils avec interfaces GPIB. Cependant, concernant l’instrumentation modulaire, le format PXI a largement pris le pas sur son homologue VXI. Les cartes instruments au format VXI et leurs fabricants se font de plus en plus rares, alors qu’il existe sur le marché de nombreux fabricants de modules PXI qui proposent régulièrement de nouveaux modèles pour répondre à de nouveaux besoins de test. Selon la PXI systems Alliance, 55 de ses sociétés membres ont produit plus de 1 500 modules PXI différents.