1、 09051001刘洪德 靳五强黄恒提纲 VXI总线系统的背景 VME总线技术规范与机械特性 VXI总线系统的特点 VXI总线系统的机械结构 VXI总线系统的电器结构 VXI总线所用器件 VXI总线的通信 文献VXI总线的背景 基础架构：总线 IEEE 1014-1987总线规范 发展： 增加2个板卡尺寸 扩展1个P3连接器 初步奠基：1987年VME总线摩托罗拉公司推出，受广泛支持，开发性好四种技术规范：IEEE 1014-1987（VXI基础）VM64VME64XVME320模块尺寸3U6U异步通信：数据传输与时钟不同步兼容性好，32位为主，兼容8、16、64集中式仲裁，设计相对简单 （相
2、对于分布式仲裁） 集中式：1个仲裁器，所有输入通过一次仲裁输出分布式：通常有两级仲裁VXI总线特点 模块化卡式仪器示例 开放新：不同产品互换 EMC特性良好 便携 模块可重复利用 可靠性高典型模块VXI总线特点v 模块化卡式仪器示例v 开放新：不同产品互换v EMC特性良好v 便携v 模块可重复利用v 可靠性高-1987年HP等五家主要美国仪器工业公司支持推广-基于IEEE 1014-1987VXI总线特点v 模块化卡式仪器示例v 开放新：不同产品互换v EMC特性良好v 便携v 模块可重复利用v 可靠性高-屏蔽模块-电磁兼容性（EMC）：不对工作境中其他设备产生无法忍的电磁干扰VXI总线特点
3、v 模块化卡式仪器示例v 开放新：不同产品互换v EMC特性良好v 便携v 模块可重复利用v 可靠性高-板卡式-多模块插槽即插即用机械结构 定义A、B、C、D四种模块 高性能：C、D 模块间距增大： 机箱屏蔽 插槽式插槽式示例示例VXI总线连接器 P1连接器 P2连接器 P3连接器 中间行附加的功能： VME32 位数据和 4GB 地址 外围两行附加的功能： TTL&ECL 触发线 10MHz 时钟线 12Pin 本地线 模拟相加线 模块识别线 电源分配线 P1 VME 计算机总线 16 位数据传输线 16MB 地址 仲裁线 优先中断线 公用线 P2 P2 P3 提供更高的功能： 100MHz
4、 时钟与同步线 ECL 星型线 ECL 触发线 24Pin 本地线 电源分配线 - A、B、C三行 每行32个引脚-P1-3各96个引脚电气结构子总线： VME计算机总线 VXI时钟总线 VXI星形总线 VXI触发总线 VXI本地总线 模拟相加总线 VXI模拟识别总线 电源分配总线- P1 10MHz P2 10MHz P3 时钟同步信号-星形仅存P3-触发 用于模块内部通信-本地总线位于P2 相邻模块通信-相加线位于P2-识别线识别插槽 为什么模块（设备）电气结构VXI器件器件 器件器件是组成是组成VXI总线系统最基本的逻辑单元；总线系统最基本的逻辑单元； 通常，一个器件占据一块通常，一个器
5、件占据一块VXI模块，但也允许模块，但也允许在一个模块上实现多个器件和一个器件占据多个模在一个模块上实现多个器件和一个器件占据多个模块；块； 在一个在一个VXIVXI系统中，最多可有系统中，最多可有256256个器件，每个个器件，每个器件都有一个唯一的逻辑地址，逻辑地址的编号为器件都有一个唯一的逻辑地址，逻辑地址的编号为0 0255255。 n器件之间的基本操作是信息传输。根据其器件之间的基本操作是信息传输。根据其性质、特点和它所支持的通信规程，性质、特点和它所支持的通信规程，VXIVXI总总线器件分为线器件分为: : 寄存器基器件寄存器基器件消息基器件消息基器件存储器器件存储器器件扩展器件扩
6、展器件n寄存器基器件寄存器基器件是具有最基本能力的是具有最基本能力的VXI总线器件，总线器件，这类器件的特点是器件的通信是通过对它的寄存器这类器件的特点是器件的通信是通过对它的寄存器进行读写来实现的。如简单的开关、数字进行读写来实现的。如简单的开关、数字I/O和和A/D接口卡等接口卡等 ；特点特点：器件的通信通过对它的寄存器进行读、写来实现；：器件的通信通过对它的寄存器进行读、写来实现； 它是最简单的器件，本身一般不具备智能，不能控制其它器件，只能受它是最简单的器件，本身一般不具备智能，不能控制其它器件，只能受其它器件或系统控制；其它器件或系统控制； 硬件电路简便，易于实现，速度快，节省指令译
7、码时间，在速度要求较硬件电路简便，易于实现，速度快，节省指令译码时间，在速度要求较高的情况下特别有用。高的情况下特别有用。n消息基器件消息基器件不但具有配置寄存器，同时还具有通信不但具有配置寄存器，同时还具有通信寄存器来支持复杂的通信协议。这种器件一般都是寄存器来支持复杂的通信协议。这种器件一般都是具有本地智能的较复杂器件，如计算机、资源管理具有本地智能的较复杂器件，如计算机、资源管理器、各类有本地智能的测试仪器、器、各类有本地智能的测试仪器、GPIB-VXI接口接口等。等。 n特点特点：具有本地智能，可以控制其它器件，也可以被其它器件控制；具有本地智能，可以控制其它器件，也可以被其它器件控制
8、； 能够接受和处理复杂命令，支持字串行协议；能够接受和处理复杂命令，支持字串行协议；需对指令进行译码，因此降低了速度。需对指令进行译码，因此降低了速度。 存储器器件靠寄存器的读、写进行通信，除配置寄存器外，还具有特征寄存器，没有通信寄存器，本身是存储器。 特点：一般由其它器件使用，不能控制其它器件；一般由其它器件使用，不能控制其它器件；该器件的其它可寻址寄存器是器件工作时使该器件的其它可寻址寄存器是器件工作时使 用的存储单元；用的存储单元；具有存储器的某些特性，具有一定的存取时间。具有存储器的某些特性，具有一定的存取时间。n扩展器件扩展器件是为是为VXI未来发展而定义的，它允许将未来发展而定义
9、的，它允许将来设计更新种类的器件，支持更高级的通信协议。来设计更新种类的器件，支持更高级的通信协议。这四种器件在这四种器件在VXIVXI系统中担当的角色及器件之间的系统中担当的角色及器件之间的通信是基于一种器件分层关系进行的，即相互通通信是基于一种器件分层关系进行的，即相互通信的器件一个称为信的器件一个称为命令者命令者，一个称为，一个称为从者从者，命令，命令者是消息基器件，能控制一个或几个其它器件，者是消息基器件，能控制一个或几个其它器件，被控器件就是该命令者的从者。被控器件就是该命令者的从者。总线通信采用分层设计方法，整体功能分为多个功能层，同层同协议，层间接口传递信息4.4.3 VXI总线
10、通信协议 （1）字串行协议：）字串行协议：是串行地从一个固定地址向另一个固定地址传送数据的通信是串行地从一个固定地址向另一个固定地址传送数据的通信协议，它是基于全双工协议，它是基于全双工UART的一种通用方式，每个操作都用双向数据寄存器的一种通用方式，每个操作都用双向数据寄存器和一个响应寄存器来实现；和一个响应寄存器来实现； 字串行协议的数据传送过程是由命令者控制进行的，并由响应寄存器字串行协议的数据传送过程是由命令者控制进行的，并由响应寄存器中的状态位来协调。只有当响应寄存器中中的状态位来协调。只有当响应寄存器中WRDYWRDY位为位为1 1时，数据才能被写时，数据才能被写入到写数据寄存器中
11、。当数据已放在写数据寄存器中时，入到写数据寄存器中。当数据已放在写数据寄存器中时，WRDYWRDY位清位清0 0，直至数据被从者接收。只有当响应寄存器中直至数据被从者接收。只有当响应寄存器中RRDYRRDY位置位置1 1时，有效数据才时，有效数据才能从读数据寄存器中读出。当数据已从读数据寄存器中读出时，能从读数据寄存器中读出。当数据已从读数据寄存器中读出时，RRDYRRDY位位清清0 0，直至从者将另一个数据放入读数据寄存器中。，直至从者将另一个数据放入读数据寄存器中。 字串行通信有三种形式：字串行通信有三种形式：字串行、长字串行和扩展长字串行，数据宽度分别为字串行、长字串行和扩展长字串行，数
12、据宽度分别为1616位、位、3232位和位和6464位。位。VXI总线通信协议（2 2） 快速握手传输快速握手传输 ：字串行协议可以使用两种：字串行协议可以使用两种握手方式来传送数据，即正常传送方式和快速握握手方式来传送数据，即正常传送方式和快速握手方式。手方式。 正常传送方式是用从者响应寄存器的正常传送方式是用从者响应寄存器的“RRDYRRDY”位和位和“WRDYWRDY”位来使数据同步传送，而快速握手位来使数据同步传送，而快速握手方式则是用从者的方式则是用从者的DTACKDTACK（数据传送认可）和（数据传送认可）和BERRBERR（总线错误）信号线来保证适当的同步。（总线错误）信号线来保
13、证适当的同步。 （3）字节传送协议）字节传送协议 字节传送协议是命令者和从者之间进行字节传送协议是命令者和从者之间进行8位数据传输的协议，借助位数据传输的协议，借助“字节有效字节有效”和和“字节请求字节请求”两个字串行命令完成。两个字串行命令完成。 1）字节有效命令字节有效命令-命令者利用命令者利用“字节有效字节有效”命令向从者发送一个字节的数命令向从者发送一个字节的数据据D15D9为命令标识，内容固定，为命令标识，内容固定，D7D0是命令者向从者发送的数是命令者向从者发送的数据字节，据字节，D8用来传送用来传送END消息，为消息，为1时表示这次发送的字节是字节时表示这次发送的字节是字节串的最
14、后一个字节，为串的最后一个字节，为0说明还有字节要发送。说明还有字节要发送。2）字节请求命令字节请求命令-命令者可用命令者可用“字节请求字节请求”命令从从者处取回一个字节数命令从从者处取回一个字节数据据 “字节请求字节请求”命令是一个固定的命令是一个固定的16位命令，其编码为位命令，其编码为DEEFH。从者在从者在其数据低寄存器返回一个数据字节：其数据低寄存器返回一个数据字节： 参考文献 1杨锁昌，孟晨，魏保华.触发总线及编程控制J.工业仪表与自动化装置.2002年第二期 2杨玉梁，方芳.Distributed and cental ArbiterJ.江南计算技术研究所学报.2001.06 3孔德仁.仪表总线技术与应用M.国防工业出版社.2010.5
