第5章 VXI总线技术.docVIP

第5章 VXI总线技术 5.1 概述 VXI总线（VXI bus）是VMEbus eXtensions for Instrumentation的缩写，即“VME总线在仪器领域的扩展”的简称。VME总线（Versa Module Eurocard Bus）是在工业控制和生产管理中被广泛应用的一种性能优良的计算机总线标准。制定VXI总线标准的目的是：在VME总线基础上，充分考虑模块式仪器在同步、触发、电磁兼容和电源等方面的特殊要求，定义一个对所有厂家开放的、并与当前工业标准兼容的模块化仪器标准。 VME总线是20世纪70年代末摩托罗拉公司为其32位的68000微处理器而开发的总线标准，并于1979年出版了该总线的简写本，1981年7月定版为Versabus。但由于Versabus板卡的尺寸太大，因此负责总线开发的工作小组选择了性能更优、已在欧洲使用多年的欧式Eurocard作为其板卡的机械标准。1981年10月，摩托罗拉公司与Signetics公司达成协议，将Versabus的电气规范和Eurocard 的机械结构结合起来，推出了一种新的计算机底板总线，并将这种总线重新命名为VME总线，版本为Revision A。1982年推出了VMEbus标准的Revision B版本，1985年4月颁布了Revision C.1 VME总线规范的修订版，1986年VMEbus成为IEC标准（IEC821），1987年3月VME总线被IEEE定为IEEE 1014-1987标准。由此，VME总线逐渐成为国际上通用的一种工业微机总线标准。 VME总线是一种开放式的系统总线，具有背板总线通信速率高等特点，因此一些厂商开始尝试将VME总线用于模块化仪器系统的设计。但是，由于VME总线仅是针对微型计算机系统及数字系统而设计，将VME总线用于模拟量的精确测量时，噪声过大，不能满足模块化仪器同步、触发，电磁兼容及电源等方面的一些特殊要求，且其通信编程只能采用低级的寄存器读/写方式，难以做到软件的标准化。为此，许多用户针对模块化仪器系统规范提出了更高的要求。另一方面，GPIB总线是VXI总线之前较为流行的仪表总线，GPIB总线允许使用不同厂商的仪器和计算机组建完整的自动测试系统，采用消息形式的数据传递，用户不必过多担心在两台设备之间数据或信息的传输问题。但GPIB总线与VME总线相比，其数据传输速率仅能达到1MB/s，而且一般很难达到这一指标。因此，在仪器之间需要大量数据传输的场合，GPIB总线的应用受到了限制。 由于美国军方对电子测试设备小型化及标准化的需求，几个主要的测试设备制造商在制定插件式仪器（IAC）系统的标准时，决定独立建立一种对测试界都通用的IAC标准，该商业活动的结果形成了VXI总线的联合体，计划在当时性能较完善的VME总线的基础上，结合GPIB总线及其他一些国际标准，制定适用于开放式仪器系统的总线标准。1987年7月，VXI总线联盟颁布了通用模块化仪器结构标准总线规范，即VXI总线的技术规范的初稿。几经修改，1988年6月公布了VXI总线规范的修订版Rev1.2，1989年7月14日，又颁布了VXI总线规范的修订版Rev1.3。1992年9月，VXI总线技术规范被IEEE批准为IEEE1155-1992标准。 VXI总线仪器以其优越的测试速度、可靠性、抗干扰能力和良好的人机交互性能，成为最好的虚拟仪器开发平台。VXI总线自动测试系统已被广泛用于军事、航空航天、气象工业产品测试等领域。 我国对VXI总线技术的研究起步较晚，但发展速度较快，在我国科技人员的努力下，已先后研制开发了VXI总线的主机箱，VXI总线B尺寸、C尺寸系列模块及VXI总线嵌入式计算机等。 VXI总线具有以下特点： （1）测试系统小型化 不论是国防、航空航天还是民用生产领域对测试仪器和测试系统的小型化、便携性等方面都提出了越来越高的要求。VXI总线采用了模块化设计，对模块及主机箱的尺寸都做了严格规定，模块与背板总线用指定的连接器连接，组建的测试系统体积小，重量轻，结构紧凑，易于携带。与传统的GPIB仪器系统相比，VXI总线测试系统的体积缩小了3/4。 （2）高速数据传输 VXI总线是一种32位并行传输总线，总线背板的数据传输速率理论上可以达到40MB/s，一般不会有数据传输的瓶颈。VXI总线具有多级优先权中断处理功能，使具有不同优先级的器件可以高效地利用数据总线。 （3）为高性能仪器的开发提供有利支持 VXI总线在VME计算机总线的基础上增加了适合仪器应用的信号连接线，包括在P2连接器上增加的10MHz时钟线、模块识别线、2条ECL触发线、8条TTL触发线、12条本地总线、模拟相加总线、5种稳压电源信号线等，在P3连接器上增加的100