1、VXI总线测试系统总线测试系统第第4 4章章 VXIVXI总线总线测试系统测试系统教学内容 VXI总线特点总线特点 VXI总线的组成结构总线的组成结构 VXI总线的功能总线的功能 VXI总线测试系统组建方法总线测试系统组建方法 GPIB概述概述 nVXI(VMEbus eXtensions for Instrumentation)nVME(Versabus Module European)nVXI总线标准是在总线标准是在VME总线和总线和GPIB总线基础上发展总线基础上发展的一种新型仪器系统总线。的一种新型仪器系统总线。nVXI总线以其开放的系统结构、模块化的设计、紧总线以其开放的系统结构、模
2、块化的设计、紧凑的机械结构、良好的电磁兼容性，以及可靠性高、凑的机械结构、良好的电磁兼容性，以及可靠性高、小型便携和灵活通信能力等一系列优点满足了工业小型便携和灵活通信能力等一系列优点满足了工业领域需求，被公认为领域需求，被公认为21世纪仪器总线系统和自动测世纪仪器总线系统和自动测试系统的优秀平台。试系统的优秀平台。4.1 VXI总线的特点1)模块式结构模块式结构；2)高速数据吞吐量高速数据吞吐量；VXI总线底板数据传输速率理论上可达总线底板数据传输速率理论上可达40MByte/s，本地总线的数据传输速率可达本地总线的数据传输速率可达1GByte/s；3)小型化小型化；4)可靠性高，可维护性好
3、可靠性高，可维护性好；5)适应性、灵活性强适应性、灵活性强。4.2 VXI系统的组成结构nVXI测试系统采用测试系统采用器件器件模块模块机箱机箱的方的方式构成系统；式构成系统；nVXI系统的全部总线均集中在多层印刷电系统的全部总线均集中在多层印刷电路板内，模块与路板内，模块与VXI总线通过连接器连接；总线通过连接器连接；n电源和冷却散热装置为机箱内的全部器件电源和冷却散热装置为机箱内的全部器件共用；共用；n良好的电磁兼容性。良好的电磁兼容性。4.2.1 VXI器件、模块与主机箱1.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
4、块通常，一个器件占据一块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。器件分类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
5、件扩展器件扩展器件bus寄存器基器件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，只能受其它器件或系统控制；硬件电路简便，易于
6、实现，速度快，节省指令译码时硬件电路简便，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。间，在速度要求较高的情况下特别有用。消息基器件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，也可以被其它具有本地智能，可以控制其它器件
7、，也可以被其它器件控制；器件控制；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n存储器器件存储器器件靠寄存器的读、写进行通信，除靠寄存器的读、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。信寄存器，本身是存储器。n特点特点：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
8、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。扩展器件扩展器件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
9、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。2.VXI模块nVXI总线系统的最小物理单元是组建模块，它由总线系统的最小物理单元是组建模块，它由带电子元器件和连接器的组件板、前面板和任选带电子元器件和连接器的组件板、前面板和任选的屏蔽壳组成。的屏蔽壳组成。n规定的规定的模块尺寸模块尺寸共有有共有有A，B，C，D四种规格四种规格。A 型 100160 B 型 233160 C 型 233340 D 型 367340 P1 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P3 典型VXI模块3.VXI主机箱busVXI or VME背板未屏蔽C尺寸模块双宽度带屏蔽的D尺寸模块电源冷确系统VXI主
10、机箱nVXI主机箱为保证各模块恰当地连接到底板而设；主机箱为保证各模块恰当地连接到底板而设；n底板的构成：它是一块印制电路板，有底板的构成：它是一块印制电路板，有13个插槽个插槽（012），其上还有：），其上还有：nP1、P2、P3三个三个96脚脚J型连接器和信号通路；型连接器和信号通路；n冷却、通风设备；冷却、通风设备；n电源；电源；n每个连接器分成每个连接器分成A、B、C三行三行 的欧式结构，每行的欧式结构，每行32个引脚；个引脚；nP1是各种模块必须的，是各种模块必须的，P2、P3可选。可选。VXI模块用连接器模块用连接器 中间行附加的功能：VME32 位数据和 4GB 地址 外围两行附
11、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 时钟与同步线 ECL 星型线 ECL 触发线 24Pin 本地线 电源分配线 4.2.2 VXI系统的典型结构系统的典型结构 busVXI总线系统的典型结构有：单总线系统的典型结构有：单CPU系统、多系统、多CPU系统、独立系统和分层结构仪器系统。系统、独立系统和分层结构仪器系统。主计算机 单 CPU 系统 CPU GPIB 仪器 1#仪器 2#RA
12、M 仪器 3#CPU 多 CPU 系统 GPIB 仪器 1#CPU 仪器 2#CPU 分 配 器 RAM 仪器 3#CPU 主计算机 VXI总线系统的典型结构 独立系统 仪器 3#磁 盘 仪器 2#仪器 1#RAM 内部 主计算机 CPU CPU CPU 分层式仪器系统 仪器 1#命令者 仪器 1#从者 仪器 1#从者 仪器 2#命令者 仪器 2#从者 仪器 2#从者 CPU CPU CPU CPU 主计算机 仪器 1#仪器 2#4.3 VXI总线的组成及功能n在在VXI总线系统中，各种命令、数据、地址总线系统中，各种命令、数据、地址和和其它消息都通过总线传递。其它消息都通过总线传递。VXIV
13、XI总线系统总线系统的各种总线都印制在主机箱内的多层底板上，的各种总线都印制在主机箱内的多层底板上，通过通过P1/J1P1/J1、P2/J2P2/J2、P3/J3P3/J3连接器与各模连接器与各模块相连接。块相连接。nVXIVXI总线是总线是VMEVME总线在仪器领域的扩展，所以总线在仪器领域的扩展，所以VXIVXI总线实际上是在总线实际上是在VMEVME总线的基础上扩展了总线的基础上扩展了一些适应仪器系统所需要的总线而构成的。一些适应仪器系统所需要的总线而构成的。VXI总线定义的信号线分类nVME计算机总线计算机总线n时钟和同步总线时钟和同步总线n模块识别总线模块识别总线n触发总线触发总线n
14、模拟相加总线模拟相加总线n本地总线本地总线n电源线电源线 VXI总线的结构VXI总线总线P1/J1连接器连接器引脚定义（引脚定义（012槽）槽）VXIVXI总线总线P2/J2P2/J2连接器连接器引脚定义（引脚定义（0 0槽）槽）VXIVXI总线总线P2/J2P2/J2连接器连接器引脚定义（引脚定义（1 11212槽）槽）VXIVXI总线总线P3/J3P3/J3连接器连接器引脚定义（引脚定义（0 0槽）槽）VXIVXI总线总线P3/J3P3/J3连接器连接器引脚定义（引脚定义（1 11212槽）槽）1.VME计算机总线nVMEVME计算机总线包含了数据传输总线、仲裁总线、优计算机总线包含了数据
15、传输总线、仲裁总线、优先级中断线和公用总线，这些总线都安排在先级中断线和公用总线，这些总线都安排在P1P1连接连接器和器和P2P2连接器的中间一行引脚上。主要有：连接器的中间一行引脚上。主要有：数据传输总线（数据传输总线（DTBDTB）:DTBDTB由总线主模块控制，用于主、从模块之间传由总线主模块控制，用于主、从模块之间传递数据和状态递数据和状态/识别信息。分为寻址线、数据线和控制线；识别信息。分为寻址线、数据线和控制线；DTBDTB仲裁总线仲裁总线:VMEVME总线支持多处理器的分布式系统。仲裁总线用来解决总线支持多处理器的分布式系统。仲裁总线用来解决多个主模块争夺多个主模块争夺DTBDT
16、B总线使用权的问题，防止总线冲突；总线使用权的问题，防止总线冲突；优先中断总线优先中断总线:供供VMEVME总线系统的中断器（总线系统的中断器（InterrupterInterrupter）和中断处理器）和中断处理器之间进行中断请求和中断认可使用；之间进行中断请求和中断认可使用；公用总线公用总线:为系统提供时钟、系统初始化及故障检测等功能。为系统提供时钟、系统初始化及故障检测等功能。（1）数据传输总线（DTB）n寻址线寻址线n地址线地址线A01-A31n地址修改线地址修改线AM0-AM5n数据选通线数据选通线DS0*-DS1*n字长线字长线LWORD*n数据线数据线nD00-D31 n控制线控
17、制线n地址选通地址选通AS*n数据选通线数据选通线DS0*-DS1*n总线错误线总线错误线BERR*n数据传输应答线数据传输应答线DTACK*n读读/写信号线写信号线WRITE*（2）DTB仲裁总线n总线请求线总线请求线BRX*n总线允许输入线总线允许输入线BGXIN*n总线允许输出线总线允许输出线BGXOUT*以上以上3种信号线中种信号线中X取值取值0、1、2、3四种四种n总线忙线总线忙线BBSY*n总线清除线总线清除线BCLR*（3）优先中断总线中断请求线中断请求线IRQ1*IRQ7*中断应答线中断应答线IACK*中断应答输入线中断应答输入线IACKIN*中断应答输出线中断应答输出线IAC
18、KOUT*系统控制板 1 号槽 IACK 菊花链 驱动模块 2 号槽 中断控制模块 3 号槽 中断模块 4 号槽 中断模块 IIACKIN*IIACKOUT*IIACKIN*IIACKOUT*IIACKIN*IIACKOUT*IIACKIN*IIACKOUT*IACK*背板（4）公用总线n系统时钟线系统时钟线SYSCLKn序列时钟线序列时钟线SERCLKn序列数据线序列数据线SERDAT*n交流故障线交流故障线ACFAIL*n系统复位线系统复位线SYSRESET*n系统故障线系统故障线SYSFAIL*2.VXI增加的信号线*模块识别线：模块识别线：MODID00MODID12，检测特定位置上的
19、模块的是否存在，检测特定位置上的模块的是否存在，或者识别一个特定器件的物理槽位；或者识别一个特定器件的物理槽位；*时钟和同步线：时钟和同步线：CLK10CLK10和和CLK100CLK100、SYN100SYN100；*仪器触发线：仪器触发线：TTL(TTLTRG0TTL(TTLTRG0*-TTLTRG7-TTLTRG7*)、ECL(ECLTRG0-ECLTRG5)ECL(ECLTRG0-ECLTRG5)和和STARXSTARX和和STARYSTARY星形触发线星形触发线；*模拟相加线：模拟相加线：SUMBUSSUMBUS是是VXIVXI背板上的模拟相加结点；背板上的模拟相加结点；*本地总线：
20、本地总线：LBUS00-LBUS35LBUS00-LBUS35用于两者之间高速通信，用于两者之间高速通信，LBUSLBUS数据传输率高达数据传输率高达250MB250MB和和1 1GBGB；*电源线：电源线：+5+5V V，12V12V是是VMEVME标准；标准；24V24V是为模拟电路设计的，是为模拟电路设计的，-5.2V-5.2V、-2V2V是为高速是为高速ECLECL电路设计的。电路设计的。4.4 VXI总线的通信协议nVXI总线系统定义了一组分层的通信协议（或通信规程）来总线系统定义了一组分层的通信协议（或通信规程）来适应不同层次的通信需要，不同的器件支持的通信协议也有适应不同层次的通
21、信需要，不同的器件支持的通信协议也有区别。区别。4.4.1 器件的基本配置1.器件的逻辑地址及地址分配器件的逻辑地址及地址分配设器件的逻辑地址为设器件的逻辑地址为V V，则，则 器件寄存器基地址器件寄存器基地址=2=21515+2+21414+V+V64=49152+V64=49152+V64 64 器件寄存器基地址器件寄存器基地址A15A0由由3部分组成：部分组成：A15和和A14恒为恒为1，因为基地址中包括，因为基地址中包括215和和214。这说明配置。这说明配置空间在空间在A16寻址的寻址的64K字节高字节高16K空间。空间。基地址为基地址为64的整数倍。这说明基地址的低的整数倍。这说明
22、基地址的低6位（位（A5A0）均）均为为0，它恰好使每个器件的寄存器最小地址空间为，它恰好使每个器件的寄存器最小地址空间为64字节，字节，即占用从基地址向上的即占用从基地址向上的64字节。字节。中间的中间的8位即位即A13A6与器件的逻辑地址与器件的逻辑地址V对应。因为每个器对应。因为每个器件都有唯一的逻辑地址件都有唯一的逻辑地址V，而器件的寄存器基地址又由它确，而器件的寄存器基地址又由它确定，所以各器件的定，所以各器件的64字节寄存器地址空间不会重叠。字节寄存器地址空间不会重叠。2.器件寄存器器件寄存器 nVXI器件的寄存器分为两大部分：器件的寄存器分为两大部分：配置寄存器配置寄存器和和操操
23、作寄存器作寄存器，地址分配如图。，地址分配如图。与器件相关的寄存器 与器件类别相关的寄存器 偏移寄存器 状态/控制寄存器 器件型号寄存器 ID/逻辑地址寄存器 操作寄存器 配置寄存器 1F16 0816 0616 0416 0216 0016 3F16 1）配置寄存器配置寄存器 00H07H为配置寄存器区，为配置寄存器区，VXI共定义了共定义了6个配置寄存器，这个配置寄存器，这些寄存器都是些寄存器都是16位的位的。识别（识别（ID）寄存器）寄存器-提供与器件配置有关的信息提供与器件配置有关的信息 器件类型器件类型：指器件的：指器件的4种不同类型，种不同类型，00表示存储器器件，表示存储器器件，
24、01表示扩展器件表示扩展器件，10表示消息基器件，表示消息基器件，11表示寄存器基器件。表示寄存器基器件。地址空间地址空间：指器件所使用的寻址空间的大小，用寻址线来表示，：指器件所使用的寻址空间的大小，用寻址线来表示，00表示表示A16/A24，01表示表示A16/A32，10表示保留，表示保留，11表示仅用表示仅用A16。厂家识别码厂家识别码：由：由VXI总线联合体指定，用以区别总线联合体指定，用以区别VXI产品的不同厂家。产品的不同厂家。凡生产凡生产VXI产品的部门都可以申请一个唯一的识别码。如产品的部门都可以申请一个唯一的识别码。如Agilent公司的公司的VXI器件识别码为器件识别码为
25、FFDH。配置寄存器配置寄存器逻辑地址寄存器逻辑地址寄存器-具有动态设置地址能力的器件使用该寄存器具有动态设置地址能力的器件使用该寄存器 器件型号寄存器器件型号寄存器-用来提供与器件类型有关的信息。用来提供与器件类型有关的信息。用于在动态配置期间写入器件新的逻辑地址（低用于在动态配置期间写入器件新的逻辑地址（低8位），高位），高8位位没有定义。没有定义。要求的存储空间要求的存储空间：仅适用于地址：仅适用于地址A16/A24A16/A24和和A16/A32A16/A32寻址的寻址的VXIVXI器器件，对应的件，对应的4 4位给出位给出m m，以便计算器件要求的存储器地址空间。，以便计算器件要求的
26、存储器地址空间。型号编码型号编码：是厂家为器件指定的模块识别编码。：是厂家为器件指定的模块识别编码。配置寄存器配置寄存器状态寄存器状态寄存器-用来提供与器件状态有关的信息用来提供与器件状态有关的信息 A24/A32有效有效：用于指示器件是否在：用于指示器件是否在A24或或A32寻址空间有附加的操作寻址空间有附加的操作寄存器，该位为寄存器，该位为1表示有表示有A24/A32附加空间。附加空间。MODID*：用来反映器件的：用来反映器件的MODID信号线的状态，为信号线的状态，为1表示不能通过表示不能通过P2连接器的连接器的MODID线选择该器件，为线选择该器件，为0表示在表示在P2的的MODID
27、线上的高状线上的高状态选择该器件。态选择该器件。准备好准备好：用于表示器件是否准备好接收系统的一套操作命令。：用于表示器件是否准备好接收系统的一套操作命令。通过通过：表示自检过程是否通过，为：表示自检过程是否通过，为1表示自检通过，为表示自检通过，为0表示正在进行表示正在进行自检或自检失败。自检或自检失败。与器件相关与器件相关：由厂家自行定义。：由厂家自行定义。配置寄存器配置寄存器控制寄存器控制寄存器-用来使器件执行相关操作用来使器件执行相关操作 偏移寄存器偏移寄存器 偏移寄存器为偏移寄存器为16位的读位的读/写寄存器，只用于需要附加写寄存器，只用于需要附加A24或或A32空间的空间的器件，定
28、义附加地址空间的基地址。此基地址由系统资源管理器在配器件，定义附加地址空间的基地址。此基地址由系统资源管理器在配置系统地址资源时写入。置系统地址资源时写入。A24/A32使能使能：为：为1时允许访问器件的时允许访问器件的A24或或A32操作寄存器，为操作寄存器，为0相反。相反。与器件相关与器件相关：由器件设计者自行定义。：由器件设计者自行定义。SYSFAIL禁止禁止：用于控制器件出现故障时是否驱动：用于控制器件出现故障时是否驱动SYSFAIL*线，为线，为1为禁为禁止。止。复位复位：为：为1强制器件进入复位状态。强制器件进入复位状态。2 2）器件类别相关的寄存器）器件类别相关的寄存器 n器件类
29、别相关的寄存器随器件类型不同定义不同器件类别相关的寄存器随器件类型不同定义不同。对对寄存器基器件寄存器基器件 VXI规范没有对所有寄存器基器件定义与器件类别相关的寄存器规范没有对所有寄存器基器件定义与器件类别相关的寄存器。但由于但由于0号槽寄存器器件的特殊作用，号槽寄存器器件的特殊作用，VXI规范定义了一个规范定义了一个MODID（模（模块识别）寄存器，用于控制和监视块识别）寄存器，用于控制和监视MODID00MODID12。“输出使能为输出使能为1，则，则0号槽的号槽的MODID驱动器使能，为驱动器使能，为0驱动器禁止。驱动器禁止。MODID00MODID12位反映对应位反映对应MODID线
30、的实际电平状态（线的实际电平状态（1为为高，高，0为低）。为低）。对消息基器件 A24 指针 数据高寄存器 数据低寄存器 响应/数据扩展寄存器 协议/信号寄存器 配置寄存器 1016 0E16 0C16 0A16 0816 0016 1416 A32 指针 VXI 保留寄存器 与器件相关的寄存器 1F16 1816 3F16 协议协议/信号寄存器、响应信号寄存器、响应/数据数据扩展寄存器和数据低、高寄扩展寄存器和数据低、高寄存器是所有消息基器件必备存器是所有消息基器件必备的，其他寄存器为可选的。的，其他寄存器为可选的。在器件类别相关的寄存器区定义在器件类别相关的寄存器区定义了一组标准通信寄存器
31、，以支持了一组标准通信寄存器，以支持VXIVXI总线系统较高级的通信协议。总线系统较高级的通信协议。消息基器件与器件类别相关的寄存器与器件类别相关的寄存器协议寄存器协议寄存器-用来表示器件所支持的通信协议和附加的通信能力用来表示器件所支持的通信协议和附加的通信能力 命令者命令者：表示器件是否具有命令者能力，为：表示器件是否具有命令者能力，为1表示只具有从者能力，为表示只具有从者能力，为0表示既有从者能力又表示既有从者能力又有命令者能力。有命令者能力。信号寄存器信号寄存器：表示器件是否配备了信号寄存器，为：表示器件是否配备了信号寄存器，为0表示配备了信号寄存器。表示配备了信号寄存器。主模块主模块
32、：表示器件是否具有主模块能力，为：表示器件是否具有主模块能力，为0表示器件具有主模块能力。表示器件具有主模块能力。中断器中断器：表示器件是否具有中断器能力，为：表示器件是否具有中断器能力，为1表示器件具有中断器能力。表示器件具有中断器能力。快速握手快速握手：表示器件是否支持快速握手方式，为：表示器件是否支持快速握手方式，为0表示器件支持快速握手方式，为表示器件支持快速握手方式，为1表示器件表示器件只能实现正常传送方式。只能实现正常传送方式。共享存储器共享存储器：表示器件是否支持共享存储器协议，为：表示器件是否支持共享存储器协议，为0表示器件支持共享存储器协议，并具表示器件支持共享存储器协议，并
33、具有有A24和和A32指针寄存器或其中之一。指针寄存器或其中之一。保留保留：以待将来定义，其默认值均为：以待将来定义，其默认值均为1.与器件相关与器件相关：由器件的设计者自行定义。：由器件的设计者自行定义。消息基器件与器件类别相关的寄存器与器件类别相关的寄存器信号寄存器信号寄存器 -支持信号通信方式的器件必须选配信号寄存支持信号通信方式的器件必须选配信号寄存器，以接收从者写入的信号信息器，以接收从者写入的信号信息 写入信号寄存器的内容包括信号发送者的逻辑地址和特定写入信号寄存器的内容包括信号发送者的逻辑地址和特定的信号信息，这种特定的信息包括两种：响应信息和事件的信号信息，这种特定的信息包括两
34、种：响应信息和事件信息。信息。D15位为位为0对应响应信息，为对应响应信息，为1对应事件信息。对应事件信息。消息基器件与器件类别相关的寄存器与器件类别相关的寄存器响应寄存器响应寄存器 -用于反应映器件的通信挂钩状态用于反应映器件的通信挂钩状态 DOR：数据输出准备好，为：数据输出准备好，为1表示器件已准备好向它的命令者输出数据。表示器件已准备好向它的命令者输出数据。DIR：数据输入准备好，为：数据输入准备好，为1表示器件已准备好从它的命令者接收数据。表示器件已准备好从它的命令者接收数据。ERR：错误，为：错误，为0表示器件在执行串行通信协议中出现错误，错误性质可以用读协议错误命令表示器件在执行
35、串行通信协议中出现错误，错误性质可以用读协议错误命令读出。读出。RRDY：读准备好，为：读准备好，为1表示器件的数据寄存器内装好可以读取的数据，当数据读出后，该位表示器件的数据寄存器内装好可以读取的数据，当数据读出后，该位清清0。WRDY：写准备好，为：写准备好，为1表示器件的数据寄存器已空，可写入数据，当写入数据后，该位清表示器件的数据寄存器已空，可写入数据，当写入数据后，该位清0。FHSAC：快速握手作用，为：快速握手作用，为0表示从者器件正在使用快速握手方式传送数据，为表示从者器件正在使用快速握手方式传送数据，为1表示以正常表示以正常方式传送数据。方式传送数据。LOLC：本地封锁，为：本
36、地封锁，为0表示该器件已被它的命令者封锁，其他本地资源不能对其进行访问。表示该器件已被它的命令者封锁，其他本地资源不能对其进行访问。存储器器件在与器件类别相关的寄存器区定义了一个存储器器件在与器件类别相关的寄存器区定义了一个特征寄存器特征寄存器，该寄存器是只读寄存器，用来存放存储器器件的一些重要特征，如存储该寄存器是只读寄存器，用来存放存储器器件的一些重要特征，如存储类型、访问速度等信息。类型、访问速度等信息。存储类型存储类型：为：为00表示表示RAM，01表示表示ROM，10为其他，为其他，11保留。保留。N/S：为：为1表示器件可用通用或程序方式访问，为表示器件可用通用或程序方式访问，为0
37、表示只能用程序方式访问。表示只能用程序方式访问。BT：为：为0表示器件具有块传输能力。表示器件具有块传输能力。N_P：其含义与存储器类型有关，如果存储类型为：其含义与存储器类型有关，如果存储类型为RAM，该位为，该位为0表示表示RAM是非易失性是非易失性RAM，如果存储类型为，如果存储类型为ROM，该位为，该位为0表示本器件是可编程序的。表示本器件是可编程序的。访问速度访问速度：表示存储器的访问时间，访问时间是指从：表示存储器的访问时间，访问时间是指从DS0*或或DDS1*有效到存储器器件有效到存储器器件DTACK*有效的时间。有效的时间。D32：该位为：该位为0表示器件具有表示器件具有D16
38、/D08，还具有，还具有D32能力。能力。与器件相关与器件相关：由器件设计者自行定义。：由器件设计者自行定义。对存储器器件 4.4.2 VXI总线通信协议 （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，它是基于全双工地址传送数据的通信协议，它是基于全双工UART的一种通的一种通用方式，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；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
39、调。只有当响应寄存器中存器中的状态位来协调。只有当响应寄存器中WRDYWRDY位为位为1 1时，数据才能时，数据才能被写入到写数据寄存器中。当数据已放在写数据寄存器中时，被写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，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，RRDYRRDY位清位清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
40、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，字串行、长字串行和扩展长字串行，数据宽度分别为数据宽度分别为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“RRDY”RRDY”位和位和“WRDY”WRDY”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
41、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）信号线来保证适当的同步。VXI总线通信协议（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位数据传位数据传输的协议，借助输的协议，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
42、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。从者在其数据低寄存器返回一个数据字节：从者在其数据低寄存器返回一个数据字节：4.5 VXI总线系统资源n系统共用资源包括系统共用资源包括 0号
43、槽服务器件：号槽服务器件：在物理连接层向系统提在物理连接层向系统提 供公用资源供公用资源 资源管理器：资源管理器：为为系统提供逻辑组态和管系统提供逻辑组态和管 理服务理服务 4.5.1 0号槽服务器件（1）系统时钟功能模块，提供）系统时钟功能模块，提供VXI总线的总线的SYSCLK、16MHz）、）、CLK10、CLK100和和SYN100时钟和同时钟和同步信号；步信号；（2）STARX和和STARY星型触发线程控组合矩阵；星型触发线程控组合矩阵；（3）系统复位等管理模块，提供和处理）系统复位等管理模块，提供和处理SYSRESET*、ACFAIL*和和SYSFAIL*信号；信号；（4）模 块
44、识 别 功 能 模 块，驱 动 和 接 收）模 块 识 别 功 能 模 块，驱 动 和 接 收 MODID00MODID12线。线。4.5.2 资源管理器1）器件识别器件识别：通过读：通过读256个配置寄存器每一地址处的状态寄个配置寄存器每一地址处的状态寄存器来判断有无相应的器件；存器来判断有无相应的器件；2）系统的自检管理系统的自检管理：在所有器件完成自检后，强制自检失败：在所有器件完成自检后，强制自检失败的器件进入复位状态，或用其它方法进行诊断测试；的器件进入复位状态，或用其它方法进行诊断测试；3）配置系统地址空间配置系统地址空间：首先读出每个器件的地址空间，然后：首先读出每个器件的地址空
45、间，然后给器件分配基地址偏移量，保证地址不重叠；给器件分配基地址偏移量，保证地址不重叠；4）进行命令者进行命令者/从者分层从者分层：通过读消息基器件的通信寄存器找：通过读消息基器件的通信寄存器找出所有的命令者，确定从者区域大小，进行分配；出所有的命令者，确定从者区域大小，进行分配；5）分配中断请求线分配中断请求线：只对支持用软件的方法来确定（对中断：只对支持用软件的方法来确定（对中断请求线的使用具有可编程能力）的器件分配中断请求线启动请求线的使用具有可编程能力）的器件分配中断请求线启动正常操作：完成上述过程后，发出开始正常操作命令给顶层正常操作：完成上述过程后，发出开始正常操作命令给顶层 命令
46、者。至此，上电工作过程完成；命令者。至此，上电工作过程完成；6）启动正常系统操作启动正常系统操作。4.6 VXI总线接口设计n在在VXI总线系统中，各种仪器均以模块形总线系统中，各种仪器均以模块形式插入式插入VXI机箱中，开发研制机箱中，开发研制VXI模块化模块化仪器，必须首先要突破仪器，必须首先要突破VXI总线接口设计总线接口设计问题。问题。n目前目前VXI仪器模块主要为仪器模块主要为：寄存器基器件寄存器基器件消息基器件消息基器件 4.6.1 寄存器基器件VXI总线接口设计 n寄存器基器件的寄存器基器件的VXI总线接口基本要求只总线接口基本要求只需具有配置寄存器需具有配置寄存器。与这种器件的
47、通信是与这种器件的通信是通过对器件寄存器的读、写来完成的。这通过对器件寄存器的读、写来完成的。这种器件一般电路比较简单，但速度快，是种器件一般电路比较简单，但速度快，是应用最多的一种器件；应用最多的一种器件；n以寄存器基以寄存器基A16/D16器件为例器件为例。VXI总线寄存器基接口原理框图 4.6.2 消息基器件VXI总线接口设计n消息基器件支持消息基器件支持VXI总线配置与通信协总线配置与通信协议，它一般是具有本地智能的、具有一议，它一般是具有本地智能的、具有一定通信能力的复杂器件。消息基器件接定通信能力的复杂器件。消息基器件接口除了基本的组态寄存器以外，还有一口除了基本的组态寄存器以外，
48、还有一组专用的通信寄存器，用以进行字串行组专用的通信寄存器，用以进行字串行通信。通信。VXI总线消息基接口设计原理4.7 VXI总线测试系统组建nVXI总线测试系统具有高速度、高效率、总线测试系统具有高速度、高效率、高性能、高可靠性等特点。在要求以小高性能、高可靠性等特点。在要求以小型、便携、高可靠、多功能、高速数据型、便携、高可靠、多功能、高速数据采集、高灵活性和满足用户特殊要求等采集、高灵活性和满足用户特殊要求等场合可选用场合可选用VXI总线组建测试系统。总线组建测试系统。4.7.1 组建VXI总线测试系统的一般过程n集成集成VXI总线自动测试系统与集成其它的自动测总线自动测试系统与集成其
49、它的自动测试系统相比有其自己的特点，通常需要以下几个试系统相比有其自己的特点，通常需要以下几个步骤：步骤：1）需求分析；）需求分析；2）确定系统体系结构；）确定系统体系结构；3）设备选择与配置，）设备选择与配置，VXI总线主机箱选择，确定总线主机箱选择，确定被测对象（被测对象（DUT）接口；）接口；4）选择软件开发环境；）选择软件开发环境；5）软件的设计开发；）软件的设计开发；6）文件编制。）文件编制。4.5.2 VXI总线测试系统组建举例例：火炮动态参数测试系统例：火炮动态参数测试系统火炮动态参数主要有火炮动态参数主要有:炮口弹丸初速炮口弹丸初速 自动机线位移自动机线位移 膛内压力膛内压力
50、后坐加速度后坐加速度 炮口冲击波等炮口冲击波等 1.火炮动态参数的测试方法炮口弹丸初速测试炮口弹丸初速测试n弹丸初速是影响火炮射击精度的重要因素，测试弹丸初弹丸初速是影响火炮射击精度的重要因素，测试弹丸初速可以检验内弹道理论的正确性和计算方法的准确性。速可以检验内弹道理论的正确性和计算方法的准确性。因此，弹丸初速的测量是火炮动态参数最基本的测试项因此，弹丸初速的测量是火炮动态参数最基本的测试项目之一。目之一。天幕靶 天幕靶 数据采集系统 自动机线位移测试n自动机是火炮的心脏，它是自动完成重新装填和炮弹实现连自动机是火炮的心脏，它是自动完成重新装填和炮弹实现连发射击的各机构的组合。自动机能否高效
