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嵌入式工控机技术的发展方向分析

嵌入式工控机是嵌入在工业系统内部，在工业极端环境里能够连续长期稳定可靠

工作的工业型计算机。

 PC技术推动了嵌入式工控机技术的发展

 随着IntelCPU和MicrosoftDOS/WINDOWS架构演变成事实上的标准，ISA/PCI

总线加固型工业PC(IPC)开始向工业领域渗透。IPC虽然经过了工业化改造(如取消了

大母板，采用无源背板、插卡式模板，工业电源，全钢密封机箱微正压散热，温度自

动检测和调整等)，但其本质上仍然不是工业型PC，不能从根本上解决大母板水平放

置、抗震动冲击能力差、非均匀散热、元器件失效率高、平均修复时间(MTTR)长、维

护困难等问题，难以满足工业控制任务的苛刻要求。为了满足市场对工业型计算机的

要求，除了VME总线工控机外，产生了一系列基于PC的、与ISA/PCI总线标准兼容

的嵌入式工控机，其中比较有代表性的是CompactPCI/PXI总线、AT96总线、STD总

线、STD32总线、PC/104和PC/104-Plus总线嵌入式工业控制机。

 各种总线的嵌入式工控机向高性能、高可靠方向发展

 (1)VME总线工控机仍然是主流产品，但开始融入PC技术

 历史上，VME总线工业控制机一直是许多嵌入式工业应用的首选机型。

 1981年，Mostek、Motorola、Philip和Signetics公司发明了VME总线，从此

VME总线工业控制机在图像处理、工业控制、实时处理和军事通讯中得到了广泛应

用。1987年，VME总线被批准为国际标准IEEE1014-1987。

 VME总线接口为2个96芯的针孔连接器P1和P2(6U欧洲卡)，其中P2的外侧

2排针由用户自定义，以满足用户的特殊要求。VME总线的数据宽度为32位，最大总

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线速度是40MB/sec。

 1996年的新标准VME64(ANSI/VITA1-1994)将总线数据宽度提升到64位，最大

数据传输速度为80MB/sec。由FORCECOMPUTERS制定的VME64x总线规范将总线

速度提高到了320MB/sec。

 VME总线工控机是实时控制平台，大多数运行的是实时操作系统，如UNIX、

VxWorks、PSOS、VRTX、PDOS、LynOS以及VMEXEC，由OS制造商提供专用的

软件开发工具开发应用程序。

 VME总线OEM产品由众多的制造商支持，主要采用Motorola公司的68K系列

微处理器，如25M/33M的68060。现在越来越多的VME总线SBC的制造商开始采用

Intel公司和AMD公司生产的微处理器，如DY4Systems、ConcurrentTechnologies、

VMIC、PEPModular、Computers，以及SBSEmbeddedComputers等公司，必威体育精装版产品已

经采用了500MHz的PentiumⅢ处理器，也有一些产品采用PowerPC等其它处理器，

但市场份额很小。

 1987年VXI总线联合会成立，其目标是定义板级仪器标准，即VME扩展仪器

仪表总线。VXI总线工控机以VME总线为内核，将欧洲卡尺寸扩展为四种：

VXIA(3.9inx6.3)、VXIB(in9.2inx6.3in)、VXIC(9.2inx13.4in)及VXID(14.4inx13.4in)，其

中现在最常用的是VXIC规格。

 1993年，VXI规范被采纳为国际标准IEEE1155。VXI总线工控机规定的操作系统类

型有DOS、WINDOW3.1、WINDOWS95、WINDOWSNT、Solaris1和2、HP-UX、

MacOS以及SCOUnix。

 从VXI总线和VME总线工控机运行的操作系统可以看出：VXI总线工控机制

造商希望兼容主流计算机市场提供的丰富而廉价的应用软件开发工具包、