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1、VXI总线系统基础总线系统基础 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IEEE1014-1987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：IEEE1014-1987（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（相对于
2、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vEMC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vEMC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v模块化卡式仪器示例v开放新：不同产品互换
3、vEMC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- 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
4、 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； 通通常常，一一个个器器件件占占据据一一块块VXI模模块块，但但也也允允许许在在一一个个模模块块上上实实现现多多个个器器件件和和一一个个器器件件占占据据多多个个模模块；块； 在在一一个个VXIVXI系系统统中中，最最多多可可有有256256个个器器件件，每每个个器器件件都都有有一一个个唯唯一一的的逻逻辑辑地地址址，逻逻辑辑地地址址的的编编号号为为0 0255255。 n器器件件之之间间的的基基本本操操作作是是信信息息传传输输。根根据据其其性性质质、特特点点和和它它所所支支持持的的通通信信规规程程，VXIVXI总总线
5、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展器件n寄寄存存器器基基器器件件是是具具有有最最基基本本能能力力的的VXI总总线线器器件件，这这类类器器件件的的特特点点是是器器件件的的通通信信是是通通过过对对它它的的寄寄存存器器进进行行读读写写来来实实现现的的。如如简简单单的的开开关关、数数字字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
6、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消消息息基基器器件件不不但但具具有有配配置置寄寄存存器器，同同时时还还具具有有通通信信寄寄存存器器来来支支持持复复杂杂的的通通信信协协议议。这这种种器器件件一一般般都都是是具具有有本本地地智智能能的的较较复复杂杂器器件件，如如计计算算机机、资资源源管管理理器器、各各类类有有本本地地智智能能的的测测试试仪仪器器、GPIB-VXI接接口口等。等。 n特点特点：具有本地智能，可以控制其
7、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； 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；该该 器器 件件 的的 其其 它它 可可 寻寻 址址 寄寄 存存 器器 是是 器器 件件 工工 作作 时时 使使 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。
8、具有存储器的某些特性，具有一定的存取时间。n扩扩展展器器件件是是为为VXI未未来来发发展展而而定定义义的的，它它允允许许将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
9、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4.4.3VXI总线通信协议 （1）字字串串行行协协议议：是是串串行行地地从从一一个个固固定定地地址址向向另另一一个个固固定定地地址址传传送送数数据据的的通通信信协协议议，它它是是基基于于全全双双工工UART的的一一种种通通用用方方式式，每每个个操操作作都都用用双双向向数数据据寄寄存存器器和一个响应寄存器来实现；和一个响应寄存器来实现； 字字串串行行协协议议的的数数据据传传送送过过程程是是由由命命令令者者控控制制进进行行的的，并并由由响响应应寄寄存存器器中中的的状状态态位位来来协协调调。只只有有当当响响应
10、应寄寄存存器器中中WRDYWRDY位位为为1 1时时，数数据据才才能能被被写写入入到到写写数数据据寄寄存存器器中中。当当数数据据已已放放在在写写数数据据寄寄存存器器中中时时，WRDYWRDY位位清清0 0，直直至至数数据据被被从从者者接接收收。只只有有当当响响应应寄寄存存器器中中RRDYRRDY位位置置1 1时时，有有效效数数据据才才能能从从读读数数据据寄寄存存器器中中读读出出。当当数数据据已已从从读读数数据据寄寄存存器器中中读读出出时时，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。 字字串串行行通通信信有有三三种种形形式式
11、：字字串串行行、长长字字串串行行和和扩扩展展长长字字串串行行，数数据据宽宽度度分分别别为为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，而位来使数据同步传送，而快速握手方式则是用从者的快速握手方式则是用从者的DTACKDTACK（数据传送认可）数据传送认可）和
12、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。 （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
13、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.DistributedandcentalArbiterJ.江南计算技术研究所学报.2001.063孔德仁.仪表总线技术与应用M.国防工业出版社.2010.5
