虚拟仪器总线接口技术剖析.ppt

第3章 虚拟仪器总线接口技术 教学内容 3.1 GPIB总线 3.2 VXI总线 3.1 GPIB总线 （General Purpose Interface Bus，GPIB） 是国际通用的仪器接口标准，是专门为仪器控制应用而设计的。这套接口系统最初由美国HP公司提出，后被美国电气与电子工程师协会(IEEE)和国际电工委员会(IEC)接受为程控仪器和自动测控系统的标准接口，因此，也称IEEE488接口或IEC625接口，目前的协议是488.2。 GPIB发展 3.1.1 GPIB的基本性能 3.1.2 GPIB总线结构 引脚分布 16条信号线按功能分为： 8根双向8位数据线 3根数据挂钩联络线 5根接口管理控制线 引脚分配对应关系： 3.三线挂钩原理 系统内部每传送一个字节信息都有一次三线联络的过程，其时序如图。 3.1.4 GPIB接口电路设计 接口功能集成IC 专用集成电路： uPD7210 MC68488 TMS9914 INTEL8291/8292/8293 NAT9914 讲者/听者接口框图 讲者/听者/控者接口框图 3.1.5 GPIB仪器系统 VCO测试结果 3.2 VXI总线 VXI(VMEbus eXtensions for Instrumentation) VME(Versabus Module European) VXI总线标准是在VME总线和GPIB总线基础上发展的一种新型仪器系统总线。 VXI总线以其开放的系统结构、模块化的设计、紧凑的机械结构、良好的电磁兼容性，以及可靠性高、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21世纪仪器总线系统和自动测试系统的优秀平台。 3.2.1 VXI总线的技术优势 1)模块式结构； 2)高速数据吞吐量； VXI总线底板数据传输速率理论上可达40Mbyte/s； 3)小型化； 4)可靠性高，可维护性好； 5)适应性、灵活性强。 VXI总线定义的信号线分类 VME计算机总线 时钟和同步总线 模块识别总线 触发总线 模拟相加总线 局部总线 电源线 1) VME计算机总线 VME计算机总线包含了数据传输总线、仲裁总线、优先级中断线和公用总线，这些总线都安排在P1连接器和P2连接器的中间一行引脚上。主要有： 2) VXI增加的信号线 为适应高速、高性能仪器组件模块的需要，VXI在保留VME系统总线的基础上，新定义了一些面向仪器应用的信号线。这些新定义的信号线位于P2和P3连接器上，包括： 3.2.3 VXI器件、模块与主机箱 1. VXI器件 器件是组成VXI总线系统最基本的逻辑组件（或逻辑单元）。通常，一个器件占据一块VXI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块。 在一个VXI系统中，最多可有256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0~255。 ①寄存器基器件 ②消息基器件 ③存储器器件 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： 2. VXI模块 VXI总线连接 各种尺寸模块的使用比率 3. VXI主机箱 VXI主机箱 VXI主机箱为保证各模块恰当地连接到底板而设。 底板的构成 它是一块印制电路板， 13个插槽（0～12），其上还有： P1、P2、P3三个96脚J型连接器和信号通路 冷却、通风设备 电源 VXIbus 系统结构 3.2.4 VXI总线的通信协议 字串行协议：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UART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来实现； 3.2.5 VXI总线的系统资源 0号槽服务器件 （1）系统时钟功能模块，提供VXI总线的SYSCLK （16MHz）、CLK10、CLK100和SYN100时钟和同步信号； （2）STARX和STARY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SYSRESET*、 ACFAIL*和SYSFAIL*信号； （4）模块识别功能模块，驱动和接收 MODID00~MODID12线。 资源管理器 1）器件识别：通过读256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； 2）系统的自检管理：在所有器件完成自检后，强制自检失败的器件进入复位