LXI

LAN eXtensions for Instrumentation (LXI) — коммуникационный стандарт для промышленной сети на базе стандартных сетей Ethernet, разработанный и поддерживаемый некоммерческой организацией LXI Consortium, для сетевого подключения и управления приборами и измерительным оборудованием. Он предоставляет возможность удаленного доступа к приборам через сеть, обеспечивает стандартизацию коммуникаций и упрощает интеграцию между приборами от разных производителей. Предполагается что стандарт призван заменить интерфейс GPIB/IEEE 488, RS-232, RS-485 и более современные попытки стандартизации доступа к измерительным приборам, такие как VXI, CompactPCI и PXI.

Стандарт предусматривает подключение к беспроводным, кабельным или оптическим сетям Ethernet (с точки зрения электромагнитной совместимости и помехоустойчивости оптоволокно предпочтительнее). Для кабельных сетей требуется поддержка Gigabit Ethernet 1000BASE-T. Рекомендуются стандартные Ethernet разъемы RJ45 на 8 контактов или M12 на 4 или 8 контактов.

Стандарт использует в качестве транспорта стек протоколов TCP/IP с обязательным IPv4 и опциональным IPv6. Предлагается три обязательных метода установки IP параметров: DHCP, Auto IP и вручную. Параметры сети по умолчанию устанавливаются кнопкой. Управление устройством осуществляется через WEB интерфейс.

Устройство обязано поддерживать протоколы Multicast DNS и DNS Service Discovery.

Устройство обязано иметь файл с параметрами устройства в XML формате. Состав тегов и их назначение определяются стандартом (LXI XSD Schema).

Устройство обязано поддерживать протокол VXI-11.

Стандарт не специфицирует конкретного протокола и набора команд для непосредственного управления прибором. Вместо этого стандарт требует четкой реализации API драйверов устройства в соответствии с правилами IVI Foundation. Конкретный протокол управления разработчик прибора может выбрать на свой вкус. Тем не менее в рамках IVI Foundation существует рекомендуемый протокол HiSLIP (англ. High Speed LAN Instrument Protocol), который может быть использован для связи с устройством.

Много внимания стандарт уделяет вопросам работы устройств в системах управления реального времени. Для этого предусмотрены механизмы:

• Синхронизация устройств через Ethernet на базе стандарта IEEE 1588—2008 либо синхронизация прямым кабельным соединением с физическим уровнем LVDS (LXI Device Wired Trigger Bus). Для IEEE 1588 допускается как аппаратная так и программная реализации.
• Для передачи сообщений о событиях предусмотрены специальные сообщения в сети (LXI Event Messages) поверх протоколов UDP (широковещательные) или TCP (адресные). Для них зарезервированы multicast IP адрес 224.0.23.159 и порт сервера 5044. Подробно рассматриваются вопросы временных задержек.

LXI Event Messages делятся на три группы: определяемые стандартом, определяемые разработчиком прибора и определяемые инсталлятором системы (пользователем).

Стандарт требует соответствия API драйверов устройств спецификациям IVI Foundation. Драйвера устройств должны быть сертифицированы этой организацией. Документация на драйвера должна быть доступна с WEB сервера устройства.

Достоинства протокола LXI:
1. Гибкость и расширяемость: протокол LXI основан на открытых стандартах, что позволяет легко добавлять новые возможности и функциональность.
2. Удобство использования: протокол LXI обеспечивает простой и интуитивно понятный интерфейс для удаленного управления приборами.
3. Высокая производительность: протокол LXI позволяет передавать данные с высокой скоростью и имеет низкую задержку, что особенно важно для реального времени и высокоточных измерений.
4. Масштабируемость: протокол LXI поддерживает работу с большим количеством приборов в одной сети, что полезно для масштабируемых систем и комплексных измерительных установок.
Недостатки протокола LXI:
1. Требуется высокая степень совместимости: чтобы использовать протокол LXI, необходимо, чтобы приборы поддерживали данный стандарт. Старые устройства, которые были выпущены до появления стандарта, могут не поддерживать протокол LXI.
2. Ограничения скорости: хотя протокол LXI позволяет передавать данные с высокой скоростью, она все равно ограничена пропускной способностью сети, поэтому для определенных приложений может потребоваться использование другого сетевого протокола с большей пропускной способностью.
3. Безопасность: хотя протокол LXI предоставляет некоторые механизмы для обеспечения безопасности (например, аутентификацию), он все же может быть уязвим для некоторых атак, поэтому необходимо принять соответствующие меры для защиты сети и приборов от несанкционированного доступа или вмешательства.