測控總線技術(shù)第九章.ppt

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1、第9章 VXI總線,第十二講,1、概述 2、VXI模塊與主機(jī)箱 3、信號(hào)線,歷史的回顧,VXIbus是VMEbus在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展（VMEbus eXtensions for Instrumentation），是計(jì)算機(jī)操縱的模塊化自動(dòng)儀器系統(tǒng)。 VXIbus的演變 1979年，Motorola公布了一個(gè)面向68000微處理器的所謂VERSAbus。與此同時(shí)，誕生了一種被稱為 “Eurocard” （IEC297-3）的印刷電路板標(biāo)準(zhǔn)。 1981年10月，Motorola, Mostek和Signetics宣布他們共同支持基于VERSAbus和Eurocard模塊尺寸的系列板卡，這就是著名的VM

2、Ebus。1987年，VMEbus被IEEE正式接受為萬用背板總線（Versatile Backplane Bus）標(biāo)準(zhǔn)VMEbus（ANSI/IEEE 1014-1987）。,VXI總線,VXIbus是VME總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展(VMEbus eXtension for Instrumentation)。 1987年4月，美國Colorado Data Systems、Hewlett-Packard、Racal、Dana Instruments、 Tektronix和Wavetek等五家著名儀器公司求同存異，組成VXI總線聯(lián)合體（VXIbus Consortium Inc.），提出 VXIb

3、us Rev.1.3規(guī)范文件。,1992年9月17日美國IEEE-P1155采納VXIbus Rev.1.4作為IEEE工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)的基本文件。,VXIbus標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展史,VXIbus規(guī)范的目標(biāo),VXIbus聯(lián)合體制訂VXI總線規(guī)范的目標(biāo)是定義一系列對(duì)所有廠商開放的、與現(xiàn)有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兼容的、基于VME總線的模塊化儀器標(biāo)準(zhǔn),其要點(diǎn)可概括為：, 使設(shè)備之間以明確的方式通信； 使VXI系統(tǒng)比標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)架堆疊式系統(tǒng)具有更小的物理尺寸； 使用專門的通信協(xié)議和更寬的數(shù)據(jù)通道為測試系統(tǒng)提供更高的系統(tǒng)吞吐率； 提供可用于軍事模塊化儀器（Instrument on a Card）系統(tǒng)的測試設(shè)備； 通過使用虛擬儀器原理方

4、便地?cái)U(kuò)展測試系統(tǒng)的功能； 通過使用統(tǒng)一的公共接口降低系統(tǒng)集成時(shí)的軟件開發(fā)成本； 在該規(guī)范內(nèi)定義實(shí)現(xiàn)多模塊儀器系統(tǒng)的方法。,VXIbus標(biāo)準(zhǔn)體系,國際上現(xiàn)有兩個(gè)VXIbus組織 : VXIbus聯(lián)合體 :主要負(fù)責(zé)VXIbus硬件（即儀器級(jí)）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制訂； VPP系統(tǒng)聯(lián)盟 :宗旨是通過制訂一系列的VXIbus軟件（即系統(tǒng)級(jí)）標(biāo)準(zhǔn)來提供一個(gè)開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使其更容易集成和使用。 1993年9月22日成立VXI即插即用系統(tǒng)聯(lián)盟(VXI Plug VXI模塊（插件）; 計(jì)算機(jī)及顯示器等三部分組成。,,,圖,,,二、VXI 模塊 VXI總線測試系統(tǒng)的最小物理單元是組件模塊(Assembly Mo

5、dule)。如圖所示，它由帶電子元件和連接器的組件板、前面板和任選的屏蔽殼組成。模塊有A、B、C、D四種規(guī)格。,VXI,VXIbus規(guī)范除電氣與機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)外，還包括包裝、電磁兼容性、電源分布、VXI主機(jī)箱和嵌入模塊的冷卻方法與氣流要求等。所有模塊裝入VXI主機(jī)箱的插槽，而通過模塊前面板提供開關(guān)、LED指示、測試點(diǎn)與I/O連接等。,模塊有A、B、C、D四種規(guī)格,三、VXI主機(jī)箱 組件模塊的機(jī)械載體是主機(jī)箱(Mainframe)。與模塊尺寸類型相適應(yīng)，主機(jī)箱也有A、B、C、D四種尺寸可選擇。 模塊互連載體是主機(jī)箱的背板(Backplake)，背板與模塊之間通過總線連接器銜接：三個(gè)96芯的連接器

6、J1、J2、J3，模塊上的連接器對(duì)應(yīng)為P1、P2、P3。 VXI規(guī)定，一個(gè)主機(jī)箱最多有13個(gè)(012號(hào))槽位，其中0號(hào)槽比較特殊，位于機(jī)箱的最左邊或最底部。 VXI主機(jī)箱還為系統(tǒng)提供適合儀器工作要求的公用電源、冷卻和電磁屏蔽環(huán)境條件。,主機(jī)箱,圖3-3,,,,第二節(jié) VXI總線信號(hào)線,一、 VXI總線的組成 VXI總線是模塊間信號(hào)的載體。在VME總線基礎(chǔ)上擴(kuò)展了一些適應(yīng)儀器特殊要求的信號(hào)線后形成的，其組成如圖所示。從功能上看，VXI總線定義的信號(hào)可分為以下幾類： * VME計(jì)算機(jī)總線 *儀器要求的信號(hào)線,,,VME計(jì)算機(jī)總線 時(shí)鐘和同步總線 模塊識(shí)別總線 觸發(fā)總線 模擬加法總

7、線 局部總線 星形總線 電源總線,二、VME計(jì)算機(jī)總線 1數(shù)據(jù)傳輸總線（DTB） DTB由總線主模塊控制，用于主、從模塊之間傳遞數(shù)據(jù)和狀態(tài)/識(shí)別信息。分為尋址線、數(shù)據(jù)線和控制線。 2DTB仲裁總線 VME總線支持多處理器的分布式系統(tǒng)。仲裁總線用來解決多個(gè)主模塊爭奪DTB總線使用權(quán)的問題，防止總線沖突。 3優(yōu)先中斷總線 供VME總線系統(tǒng)的中斷器（Interrupter）和中斷處理器（Interrupt Handler）之間進(jìn)行中斷請(qǐng)求和中斷認(rèn)可使用。 4公用總線 為系統(tǒng)提供時(shí)鐘、系統(tǒng)初始化及故障檢測等功能。,數(shù)據(jù)傳輸總線（DTB）,數(shù)據(jù)傳輸總線用于在CPU板上的主模塊(MASTER)與存

8、儲(chǔ)器板和輸入輸出板上的從模塊(SLAVE)之間傳送數(shù)據(jù)、地址及有關(guān)的控制信號(hào)，由主模塊起動(dòng)并控制DTB的數(shù)據(jù)傳送周期。,數(shù)據(jù)傳輸總線分為三類信號(hào)線： 尋址線 數(shù)據(jù)線 控制線 A01：A23：(地址) D00D15 AS (地址選通) AM0AM5 (地址修改) DS0(數(shù)據(jù)選通0) DS0 (數(shù)據(jù)選通0) DS1 (數(shù)據(jù)選通1) DS1 (數(shù)據(jù)選通1) BERR(總線錯(cuò)誤) LWORD(長字) DTACK(數(shù)據(jù)傳送認(rèn)可) WRITE(讀寫),2DTB仲裁總線,V

9、ME標(biāo)準(zhǔn)支持多處理器的分布式微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，即多塊CPU板同時(shí)存在于一個(gè)VME系統(tǒng)中，并共享系統(tǒng)中的軟硬件資源。當(dāng)多個(gè)主模板申請(qǐng)DTB的使用權(quán)時(shí)，由VME的仲裁系統(tǒng)對(duì)這些申請(qǐng)進(jìn)行協(xié)調(diào)。 仲裁總線包括： BCLR（總線清除） BGnIN（總線允許輸入n） BBSY（總線忙） BGnOUT（總線允許輸出n） BRn（總線請(qǐng)求n）。 其中 n=0，1，2，3。,,VME標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了3種仲裁算法： 優(yōu)先權(quán)仲裁法 循環(huán)仲裁法 單級(jí)仲裁法,3優(yōu)先中斷總線,優(yōu)先中斷總線供VME系統(tǒng)中的中斷模塊和中斷控制模塊間進(jìn)行中斷請(qǐng)求和中斷認(rèn)可操作用。 VME支持兩種中斷子系統(tǒng)，即具有一個(gè)中斷控制模塊的單控制器系

10、統(tǒng)和具有多個(gè)中斷控制模塊的分布式系統(tǒng)。 優(yōu)先中斷總線包括： IRQ1IRQ7 ； IACK(中斷確認(rèn))； IACKIN1ACKOUT(中斷認(rèn)可菊花鏈)。 中斷請(qǐng)求線具有不同的優(yōu)先級(jí)，IRQ7最高，IRQ1最低。,4公用總線,實(shí)用總線為VME系統(tǒng)提供系統(tǒng)時(shí)鐘以及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化和故障診斷等功能。 實(shí)用總線包括： SYSCLK(系統(tǒng)時(shí)鐘)；16MHz，系統(tǒng)操作的時(shí)間基準(zhǔn) ACFAIL (交流故障)； SERCLK(序列時(shí)鐘)； SYSRESET(系統(tǒng)復(fù)位)； SERDAT(序列數(shù)據(jù))； SYSFAIL(系統(tǒng)故障)等。,還有電源線，地線GND，保留線。,為適應(yīng)高速、高性能儀器組件模

11、塊的需要，VXI在保留VME系統(tǒng)總線的基礎(chǔ)上，新定義了一些面向儀器應(yīng)用的信號(hào)線。這些新定義的信號(hào)線位于P2和P3連接器上，包括： * MODID模塊識(shí)別線 ：檢測特定位置上的模塊的是否存在 。 *時(shí)鐘和同步線： CLK10： CLK10是10MHz系統(tǒng)時(shí)鐘。 CLK100： CLK100是100MHz系統(tǒng)時(shí)鐘。 SYN100： SYNC100為同步信號(hào)線，用來使多個(gè)器件與給定的CLK100的上升沿同步。,三、VXI增加的信號(hào)線（8個(gè)子總線）,,*儀器觸發(fā)線 ：TTL、ECL。 *星形總線： STARX和STARY。 *模擬相加線 ： SUMBUS是VXI背板上的模擬相加結(jié)點(diǎn)。

12、*局部總線：用于兩者之間高速通信， LBUS數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250Mbps和1Gbps。 *電源線：+5V，+12V是VME標(biāo)準(zhǔn)； +24V是為模擬電路設(shè)計(jì)的，-5V、2V和-2V,零槽和資源控制器,VXI機(jī)箱最左邊的插槽包括有諸如背板時(shí)鐘（Backplane clock）、配置信號(hào)(configuration signals)、同步與觸發(fā)信號(hào)(synchronization and trigger signals)等系統(tǒng)資源，因而只能在該槽中插入具有VXI“0槽”功能的設(shè)備即所謂的0槽模塊，通常簡稱為0槽。 VXI資源管理器（RM）實(shí)際上是一個(gè)軟件模塊，它可以裝在VXI模塊或者

13、外部計(jì)算機(jī)上。RM與0槽模塊一起進(jìn)行系統(tǒng)中每個(gè)模塊的識(shí)別、邏輯地址的分配、內(nèi)存配置、并用字符串協(xié)議建立命令者/從者之間的層次體制。,,零槽模塊主要為它所在的子系統(tǒng)中1槽12槽提供公共系統(tǒng)資源，保證每個(gè)主機(jī)箱能實(shí)現(xiàn)其基本功能。如;CLK10,MODID,CLK100等 零槽資源控制器：能滿足所有選用的儀器模塊的各項(xiàng)要求，它包括VME總線資源管理器和VME總線系統(tǒng)控制器。 插在零槽中的模塊可以具有其他功能：GPIB接口，IEEE1394接口，MXI接口等。,第十三講,VXI器件 VXI系統(tǒng)的通信協(xié)議,第三節(jié) VXI器件,一、VXI器件組成與分類 1器件模型 VXI模塊功能和電路千差萬別，但從V

14、XI系統(tǒng)組建和管理角度看，它們都是VXI系統(tǒng)最基本和最低層的邏輯單元，通稱VXI器件(Device)。 組成VXI系統(tǒng)的基本邏輯單元稱為器件。一般來說，一個(gè)器件占據(jù)一個(gè)VXI總線插件，但也允許在一個(gè)插件上實(shí)現(xiàn)多個(gè)器件或者一個(gè)器件占據(jù)多個(gè)插件。計(jì)算機(jī)、數(shù)字多用表、多路開關(guān)、信號(hào)發(fā)生器、人機(jī)接口和計(jì)數(shù)器等都可作為器件存在于VXI總線系統(tǒng)中。,,下圖描述了一個(gè)VXI器件的功能和邏輯組成，該模型和器件所支持的通信協(xié)議相聯(lián)系，大致包括四個(gè)層次: 連接層:由物理層協(xié)議規(guī)定的連接器和總線接收/發(fā)送器，以保證器件與主機(jī)箱背板在機(jī)械和電氣上相容； 數(shù)據(jù)傳輸層:實(shí)現(xiàn)包括原VMEbus規(guī)范在內(nèi)的VXI總線

15、定義的信號(hào)線及相應(yīng)的接口功能； 器件操作區(qū):用來支持系統(tǒng)的組態(tài)、通信和操作控制，它由VXI總線規(guī)范定義的一組標(biāo)準(zhǔn)組態(tài)/操作寄存器實(shí)現(xiàn)； 器件特定測試功能區(qū):完全由器件設(shè)計(jì)者定義，但可能支持IEEE488.2和SCPI規(guī)范。,VXI總線器件的模型,,,,2器件分類 器件之間的基本操作是信息傳輸。根據(jù)通信能力，VXI總線器件分為四類。 寄存器器件:僅具有只支持寄存器直接讀/寫協(xié)議最基本能力;一般只配置VMEbus的從模塊功能。 如簡單的開關(guān)、數(shù)字I/O卡、A/D轉(zhuǎn)換器等。,,存儲(chǔ)器器件:是包含一定的存儲(chǔ)器器件特征的、類似寄存器器件的VXI總線器件。ROM,RAM 消息型器件:是具有較

16、高級(jí)通信能力的器件，這類器件設(shè)置了一組可以由其它模塊訪問的“通信寄存器”，使該器件可通過某種特定的通信協(xié)議（如VXI總線字串行協(xié)議）與系統(tǒng)中的其它器件進(jìn)行通信。 包含CPU并能理解ASCII命令的智能器件：如數(shù)字萬用表、頻譜分析儀、顯示控制器、IEEE488-VXI總線等。,圖9-20 VXI總線器件分類,,擴(kuò)展器件:是專用的VXI總線器件，它具有配置寄存器供系統(tǒng)識(shí)別。這類器件允許將來定義更新種類的器件，以支持更高級(jí)的兼容性。 還有： 混合器件和非VXI總線器件。,二、 配置寄存器 VXI總線器件的寄存器分為兩大部分： 配置(組態(tài))寄存器和操作寄存器，地址分配如圖所示。 其中，“器件

17、類別相關(guān)的寄存器”隨器件類型而異。 “器件相關(guān)的寄存器”完全由器件設(shè)計(jì)者定義。 配置寄存器: 共定義了六個(gè)配置寄存器，這些寄存器都是16位的，所有VXI總線器件都必須配備，其功能定義如圖所示。,第三節(jié) VXI器件,器件寄存器地址分配圖,,,,操作,組態(tài),,,器件配置寄存器功能定義圖,第三節(jié) VXI器件,三、 器件類別相關(guān)的寄存器 器件類別相關(guān)的寄存器隨器件類型不同定義不同，下面分述如下： 寄存器器件:VXI規(guī)范沒有對(duì)所有寄存器器件定義與器件類別相關(guān)的寄存器。 消息型器件:定義了一組標(biāo)準(zhǔn)通信寄存器，以支持VXI總線系統(tǒng)較高級(jí)的通信協(xié)議。其中，協(xié)議寄存器、響應(yīng)寄存器和數(shù)據(jù)低寄存器是所有消

18、息型器件必備的。 存儲(chǔ)器器件：定義了一個(gè)特征寄存器，是只讀寄存器，用來存放存儲(chǔ)器器件的一些重要特征。 擴(kuò)展器件：定義為“子類和子類相關(guān)寄存器”，以便適應(yīng)新一類的VXI總線器件。,第三節(jié) VXI器件,四、VXI器件的初始化和終止操作 1、上電初始化 1）在開機(jī)瞬間，SYSRESET線被置為有效電平，迫使系統(tǒng)中各器件處于復(fù)位狀態(tài)。 2）當(dāng)SYSRESET位被釋放，器件開始自檢。自檢使器件和VXI總線的通信能力得到初始化。 3）如果器件自檢沒通過。繼續(xù)置SYSRESET有效，點(diǎn)亮“故障燈”。4.9s后，這些條件表示自檢失敗。 4）若成功自檢，釋放SYSRESET。準(zhǔn)備好于VXI總線通信。 5）需要進(jìn)

19、一步初始化的器件。繼續(xù)等待命令。 6）清除自檢失敗的器件 7）當(dāng)“復(fù)位”位被清除時(shí)，器件開始另一個(gè)自檢過程。 2、配置寄存器初始化 在SYSRESET被釋放的4.9s內(nèi)進(jìn)行。,,終止操作： 1）硬復(fù)位 2）軟復(fù)位 3）VXI總線命令 4）與器件相關(guān)的終止,第四節(jié) VXI系統(tǒng)的通信協(xié)議,一、 通信層次劃分 VXI總線系統(tǒng)的通信協(xié)議分若干層次，由器件的不同硬件和軟件提供支持，如圖所示。 VMEbus的讀/寫/中斷周期等操作:VXI總線系統(tǒng)最低層的通信協(xié)議。 中斷通信協(xié)議:指從者具有請(qǐng)求中斷周期，向其命令者傳送狀態(tài)/識(shí)別字（STATUS/ID），表明它出于何原因請(qǐng)求中斷的一種能力； 字串行協(xié)議:

20、受通信寄存器支持的，消息型器件必須執(zhí)行的，命令者/從者器件間通信應(yīng)該恪守的標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)程。 共享存儲(chǔ)器協(xié)議：允許兩個(gè)非命令者/從者關(guān)系的、在同一種水平上的器件通過存儲(chǔ)器塊進(jìn)行雙向通信 。 VXI儀器通信協(xié)議：器件執(zhí)行某些公共的測試操作命令。,第四節(jié) VXI系統(tǒng)的通信協(xié)議,VXI 總 線 系 統(tǒng) 的 通 信 層 次,,,,VXI總線中參與通信的單元包括: 基于寄存器的從者; 基于消息的從者; 基于消息的命令者。,基于寄存器的從者,基于寄存器的從者是指基于寄存器的器件的通信單元。 這類器件的通信協(xié)議在VXI標(biāo)準(zhǔn)中沒有定義，即基于寄存器的從者不支持VXI總線的任何通信協(xié)議。控制基于寄存器的器件的

21、協(xié)議完全取決于器件。這類器件的設(shè)計(jì)者可隨意規(guī)定寄存器間的配合和正常操作所需的控制協(xié)議。,基于消息的從者,基于消息的從者通常具有獨(dú)立執(zhí)行復(fù)雜命令的能力，并可控制分層儀器系統(tǒng)中的其它器件。,基于消息的命令者,基于消息的命令者是基于消息的器件對(duì)其它器件進(jìn)行控制的接口。 基于消息的從者和命令者都使用VXI總線基于消息的器件協(xié)議進(jìn)行通信。,命令者與從者之間進(jìn)行通信的協(xié)議，涉及到從者的協(xié)議寄存器、響應(yīng)寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。 最簡單的通信是使用數(shù)據(jù)寄存器和響應(yīng)寄存器，以字串行方式傳送數(shù)據(jù)。 所有基于消息的器件都能執(zhí)行這種協(xié)議，是為基于消息的器件定義的最基本的通信方式，在硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)上也很簡單，而且還能為完

22、成系統(tǒng)任務(wù)提供所需要的通信能力。,通信方式,字串行協(xié)議：最簡單、最基本 共享存儲(chǔ)器協(xié)議：復(fù)雜通信協(xié)議 高速數(shù)據(jù)通道FDC,二、字串行通信協(xié)議 1. 傳送控制方式 字串行通信協(xié)議:是指命令者將命令/數(shù)據(jù)以串行方式向從者的某一固定寄存器單元(如數(shù)據(jù)寄存器)進(jìn)行傳送的通信控制協(xié)議，用于消息型命令者與消息型從者之間傳輸VXI字串行控制命令或數(shù)據(jù)。該協(xié)議推薦了兩種傳送控制方式： *正常傳送方式（NTM）:是一種軟件查詢非定時(shí)異步傳送方式，數(shù)據(jù)傳送進(jìn)程由響應(yīng)寄存器的有關(guān)位進(jìn)行控制。 *快速掛鉤方式（FHS）:是用從者的DTACK*和BERR*信號(hào)線狀態(tài)強(qiáng)制定時(shí)的同步字串行序列傳送。,2.字/長字/

23、擴(kuò)展長字串行傳送 字串行通信有三種形式：字串行、長字串行和擴(kuò)展長字串行，數(shù)據(jù)寬度分別為16位、32位和64位。 3字節(jié)傳送協(xié)議 字節(jié)傳送協(xié)議是命令者和從者之間傳輸8位數(shù)據(jù)，借助“字節(jié)有效”和“字節(jié)請(qǐng)求”兩個(gè)字串行命令完成。DIR和DOR,,4消息型器件可響應(yīng)的字串行命令 為了統(tǒng)一消息型器件在VXI總線系統(tǒng)運(yùn)行中的行為規(guī)范，定義了29條不同能力消息型器件應(yīng)選擇響應(yīng)的字串行命令。 組態(tài)命令 (6): 正常操作命令 (7): 狀態(tài)無關(guān)命令 (16) :,VXI總線規(guī)范在比系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更高的別級(jí)上，定義了反映測試儀器特征的VXI儀器設(shè)計(jì)規(guī)則，這就是VXI儀器協(xié)議。 所謂VXI儀

24、器:就是指支持字串行通信協(xié)議，執(zhí)行 “正常操作命令”，接受VXI總線接口器件（如IEEE488-VXI接口）控制的消息型器件。 VXI儀器協(xié)議的傳輸如圖所示。,三、 VXI儀器的基本操作協(xié)議,第四節(jié) VXI系統(tǒng)的通信協(xié)議,VXI總線儀器協(xié)議,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,V

25、XI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI接口器件,VXI儀器 可選的命令： Trigger Read STB Set Lock Clear Lock,VXI儀器 要求的命令： Byte Request Byte Available Clear,VXI儀器 可選的信號(hào)： request true request false,VXI儀器,,,第四節(jié) VXI系統(tǒng)的通信協(xié)議,1命令者到儀器的數(shù)據(jù)字節(jié)傳送: 利用“字節(jié)有效”命令，按字節(jié)傳送協(xié)議。 2儀器到命令者的數(shù)據(jù)字節(jié)傳送: 命令者傳送“字節(jié)請(qǐng)求”字串命令給儀器。 3清除VXI總線儀器:清除輸入/輸出序列緩沖器。 4觸

26、發(fā)VXI總線儀器: 5. 本地封鎖: 6. 服務(wù)請(qǐng)求操作:支持“請(qǐng)求真(rt)”和“請(qǐng)求假(rf)” 7. 串行查詢操作SPOLL:可選擇執(zhí)行“讀STB”命令。,VXI測試系統(tǒng) VXI快速數(shù)據(jù)通道（FDC） VXI模塊的總線接口設(shè)計(jì),第十四講,第五節(jié) VXI測試系統(tǒng),一、 VXI系統(tǒng)共用資源 VXI總線規(guī)范規(guī)定，系統(tǒng)共用資源器件用于總線系統(tǒng)資源管理: 第一是0號(hào)槽服務(wù)器件: 它在物理連接層向系統(tǒng)提供共用資源； 第二稱為資源管理器: 它提供系統(tǒng)的邏輯組態(tài)和管理服務(wù)。,第五節(jié) VXI測試系統(tǒng),10號(hào)槽服務(wù)器件 0號(hào)槽器件向VXI總線系統(tǒng)的112號(hào)槽提供共用資源，其邏輯組成和主要功能

27、可歸納為以下幾點(diǎn)： 系統(tǒng)時(shí)鐘功能模塊。提供SYSCLK(16MHZ)、 CLK10、CLK100和SYN100時(shí)鐘和同步信號(hào)； STARX和STARY星形觸發(fā)線程控組合矩陣； 系統(tǒng)復(fù)位等管理模塊。SYSRESET*、ACFAIL* 和SYSFAIL*信號(hào)； 模塊識(shí)別功能模塊。驅(qū)動(dòng)和接收 MODID00 MODID12線。,第五節(jié) VXI測試系統(tǒng),2資源管理器 是提供總線系統(tǒng)組態(tài)和管理服務(wù)的VXI器件。一個(gè)資源管理器必須是具有命令者能力的消息型器件，其邏輯地址為0 ，通常也提供0號(hào)槽服務(wù)。資源管理器按其組態(tài)能力可分為靜態(tài)(SC-S

28、tatic Configuration)資源管理器和動(dòng)態(tài)(DC-Dynamic Configuration)資源管理器。 SC資源管理器為系統(tǒng)提供6種組態(tài)服務(wù)功能，通常在系統(tǒng)上電時(shí)執(zhí)行: (1) 識(shí)別系統(tǒng)中所有的VXI總線器件 (2) 管理系統(tǒng)自測試和診斷序列 (3) 配置系統(tǒng)的A24和A32地址空間,第五節(jié) VXI測試系統(tǒng),(4) 配置系統(tǒng)的命令者/從者層級(jí) (5) 分配VME總線的IRQ線 (6) 啟動(dòng)正常系統(tǒng)操作,推薦了幾種典型的用戶測試系統(tǒng)的構(gòu)成形式。,,,,二、VXI 系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu),典型的VXI總線測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu),第五節(jié) VXI測試系統(tǒng),三、 VXI系統(tǒng)的控制計(jì)算機(jī)及接口 需要測試控

29、制計(jì)算機(jī)來運(yùn)行用戶測試應(yīng)用程序、控制系統(tǒng)的總線操作、測試操作和數(shù)據(jù)處理。測試控制計(jì)算機(jī)可分為內(nèi)嵌式和外接式兩種。 1. 內(nèi)嵌式測試控制計(jì)算機(jī) 內(nèi)嵌式測控計(jì)算機(jī)是按VXI總線規(guī)范設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)模塊，插入主機(jī)箱的個(gè)槽位的空間。對(duì)內(nèi)嵌式測控控制器(計(jì)算機(jī))的要求是： (1)與VME總線和高性能的VXI儀器總線相容； (2)支持VME周期操作和VXI總線字串行通信協(xié)議； (3)具有號(hào)槽服務(wù)和VXI總線系統(tǒng)資源管理能力； (4)還需提供通用計(jì)算機(jī)的能力。,第五節(jié) VXI測試系統(tǒng),2外接測試控制計(jì)算機(jī)接口 外接一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)作為VXI系統(tǒng)的測試控制控制計(jì)算機(jī)是多數(shù)用戶的選擇。但通用計(jì)算機(jī)不能直接和V

30、XI系統(tǒng)總線相連，因此必須設(shè)計(jì)專用的接口轉(zhuǎn)換模塊，如圖所示。通過設(shè)計(jì)這樣的接口轉(zhuǎn)換模塊，計(jì)算機(jī)原則上可以使用任何通信或儀器總線實(shí)現(xiàn)與VXI總線的信息交換，如GPIB、RS232、USB、IEEE1394、LAN等。在目前VXI測試系統(tǒng)應(yīng)用中，廣泛采用的外計(jì)算機(jī)接口有以下幾種： GPIB-VXI接口 , VXI-MXI接口 , 1394-VXI接口,第五節(jié) VXI測試系統(tǒng),外接測試控制計(jì)算機(jī)與VXI系統(tǒng)的連接,第六節(jié) VXI快速數(shù)據(jù)通道（FDC）,一、FDC的作用 二、FDC存儲(chǔ)器的定義 三、FDC存儲(chǔ)器的管理 四、FDC數(shù)據(jù)傳輸過程,第七節(jié) VXI模塊的總線接口設(shè)計(jì),,其它模塊式儀器總線,第

31、十五講,第八節(jié) 其它模塊式儀器總線,模塊式儀器總線還有很多，CAMAC，“個(gè)人儀器”總線（AT/PCI/CPCI ）等。近年影響重大，數(shù)PXI總線， PXI（PCI eXtension for Instrumentation）是PCI在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展。它由PXI系統(tǒng)聯(lián)盟在1997年制定，將CompactPCI規(guī)范定義的PCI總線技術(shù)發(fā)展成適合于試驗(yàn)、測量與數(shù)據(jù)采集場合應(yīng)用的機(jī)械、電氣和軟件規(guī)范。PXI的目的是將通用PC的性價(jià)比優(yōu)勢應(yīng)用到模塊式儀器領(lǐng)域，形成一種高性價(jià)比的虛擬儀器測試平臺(tái)。 PXI的優(yōu)勢在于：模塊體積更小，數(shù)據(jù)傳輸速率更高（總線最大帶寬為132Mb/s），受惠PC市場價(jià)格更低。但

32、PXI在電磁兼容性（EMC）、單機(jī)箱插槽數(shù)量、電源品種、電源功率、冷卻能力等方面均不敵VXI總線。,第八節(jié) 其它模塊式儀器總線,一、PXI規(guī)范的體系結(jié)構(gòu) PXI總線規(guī)范涵蓋了三大方面的內(nèi)容：機(jī)械規(guī)范、電氣規(guī)范和軟件規(guī)范，如圖所示。,第八節(jié) 其它模塊式儀器總線,圖3-29,,,1. 機(jī)械規(guī)范及特性 PXI和CompactPCI模塊的結(jié)構(gòu)形狀,針孔連接器完全相同，兼容性使二者保持了較好的互操作性 。 PXI新增加：J2連接器定義64位PCI總線和PXI新增加的信號(hào)，環(huán)境測試和主動(dòng)冷卻要求，“系統(tǒng)槽”必須位于最左端 。,第八節(jié) 其它模塊式儀器總線,模塊的結(jié)構(gòu)形狀,針孔連接器,,,,第八節(jié) 其

33、它模塊式儀器總線,2. 電氣規(guī)范及特性 PXI電氣性能,,第八節(jié) 其它模塊式儀器總線,如 表 所示，與VXI總線系統(tǒng)相比，PXI增加的系統(tǒng)參考時(shí)鐘、觸發(fā)線和星形線全部都是TTL邏輯電平。PXI沒有提供ECL電源。 表 PXI與VXI面向儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展性能的比較 參考時(shí)鐘 觸發(fā)線 星形線 局部 模塊 模擬和 電源 連接器 總線 識(shí)別 VXI 10MHz ECL8 ECL ECL12 有 有 5V,2V DIN41612 ECL100M TTL6 +12V,+24V PXI 10MHz TTL8 TTL TTL13 無

34、 無 5V, 12V IEC- 1076 +3.3V,第八節(jié) 其它模塊式儀器總線,多機(jī)箱測試系統(tǒng),,,,第八節(jié) 其它模塊式儀器總線,3. 軟件規(guī)范 PXI將Micorsoft Windows NT和 Microsoft Windows 95定義為其標(biāo)準(zhǔn)軟件框架，并要求所有儀器模塊都必須帶有按VISA規(guī)范編寫的WIN32設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，使PXI成為一種系統(tǒng)級(jí)規(guī)范，保證系統(tǒng)易于集成與使用，從而進(jìn)一步降低最終用戶的開發(fā)費(fèi)用。,第八節(jié) 其它模塊式儀器總線,PXI單機(jī)箱測試系統(tǒng),,二、PXI測試系統(tǒng),第八節(jié) 其它模塊式儀器總線,PXI多機(jī)箱測試系統(tǒng),,,第八節(jié) 其它模塊式儀器總線,PXI多機(jī)箱測試系統(tǒng)外控制器,,,,第八節(jié) 其它模塊式儀器總線,PXI混合測試系統(tǒng),,,,