PXI总线分析（课堂PPT）

1、哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所2022-3-121一、自动测试通用软件框架一、自动测试通用软件框架 由用户界面和测试程序组成。由用户界面和测试程序组成。 核心思想：测试系统软件调用仪器驱动程序并实现核心思想：测试系统软件调用仪器驱动程序并实现测测试软件的编制与测试流程分离试软件的编制与测试流程分离。 涉及一项技术：涉及一项技术：ODBC开放数据库互连开放数据库互连哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所2022-3-122二、二、IVI规范规范 IVI Interchangeable Virtual Instrument

2、 可互换虚拟仪器可互换虚拟仪器 IVI与与VPP分别解决了什么问题？分别解决了什么问题？ IVI基金会制定了基金会制定了8大类仪器。大类仪器。 IVI驱动程序的主要功能驱动程序的主要功能哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所2022-3-123第七章第七章 PXI总线自动测试系统总线自动测试系统一、一、PXI产生的背景、产生的背景、PXI总线的定位总线的定位PXI（PCI eXtensions for Instrumentation） PCI总线在仪器领域的扩展。哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所2022-3-124PCI

3、 PCI 总线总线欧洲卡封装欧洲卡封装更好的更好的 IEC IEC 连接器连接器哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所2022-3-125bus哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所6为什么选择欧洲卡标准为什么选择欧洲卡标准?v历经数十年行业产品的检验历经数十年行业产品的检验 (VME, VXI等等)v由由 IEEE 1101 标准定义标准定义v已有现成的机械部件已有现成的机械部件v优秀的热特性优秀的热特性v模块化、坚固并且紧凑模块化、坚固并且紧凑 哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所7为什

4、么使用不同的连接器为什么使用不同的连接器?引脚更多引脚更多坚固、可靠坚固、可靠完全屏蔽完全屏蔽阻抗匹配阻抗匹配 最重要的最重要的:更多插槽更多插槽！J1J2哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所8n1、构成：、构成：主计算机主计算机、PXI机箱机箱、PXI模块模块哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所92 2、PXI PXI 控制方案控制方案内嵌控制器内嵌控制器n最紧凑的方案n模块化=易于维护nPentium 和 Pentium III 级别远程控制器远程控制器n短距离或者长距离 n完全透明n低成本StarFabric哈尔滨工

5、业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所10PCI-PCI桥的作用是协调两条桥的作用是协调两条PCI总线之间的通总线之间的通信，如图所示。信，如图所示。 哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所11PCIPCI桥的分类桥的分类 根据根据PCI桥的工作原理的不同，可以把桥的工作原理的不同，可以把PCI-PCI桥分为透明桥和非透明桥两种。桥分为透明桥和非透明桥两种。 透明桥：通常用于总线扩展。桥的二次侧的所透明桥：通常用于总线扩展。桥的二次侧的所有设备对一次侧的主系统是透明的。一次侧和二有设备对一次侧的主系统是透明的。一次侧和二次侧的地址完全

6、透明，在一次侧和二次侧之间的次侧的地址完全透明，在一次侧和二次侧之间的地址传递是直通模式，没有地址翻译。地址传递是直通模式，没有地址翻译。哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所12PCIPCI桥的分类桥的分类2 2 非透明桥：通常用于嵌入式智能非透明桥：通常用于嵌入式智能I/O板卡。它板卡。它连接两个独立的处理器域，二次侧的资源和地址连接两个独立的处理器域，二次侧的资源和地址对一次侧的主系统是不可见的对一次侧的主系统是不可见的/允许二次侧的本允许二次侧的本地处理器独立地配制和控制其子系统。一次侧和地处理器独立地配制和控制其子系统。一次侧和二次侧的时钟完全独立。

7、一次侧和二次侧的地址二次侧的时钟完全独立。一次侧和二次侧的地址完全独立，在一次侧和二次侧之间可以进行地址完全独立，在一次侧和二次侧之间可以进行地址翻译。翻译。哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所13PCIPCI桥的分类桥的分类2 2 采用标准采用标准PCI-PCI桥接技术，桥接技术，PXI系统可用一系统可用一个以上总线段来组建。桥接部件在其互相连接的个以上总线段来组建。桥接部件在其互相连接的每个总线中占用一个每个总线中占用一个PCI负载。因此，双总线段负载。因此，双总线段的系统可为的系统可为PXI外围模块提供外围模块提供13个扩展插槽，即个扩展插槽，即2 2

8、总线段总线段8 8插槽插槽( (每段每段) )1 1个系统控制器插槽个系统控制器插槽2 2个个PCI-PCIPCI-PCI桥接器插槽桥接器插槽=13=13个可用扩展插槽个可用扩展插槽 三总线段系统为三总线段系统为PXIPXI外围模块提供外围模块提供1919个扩展插个扩展插槽。槽。 哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所14多系统扩展接口：多系统扩展接口：MXI-3 MXI-3 体系结构体系结构MXI-3SerialI/FMXI-3高速串行连接高速串行连接软件仍然是透明的软件仍然是透明的!SerialI/FPCI 1PCI 0哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所

9、哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所15多系统扩展接口：多系统扩展接口：StarFabric 体系结构体系结构PCIStarFabricPCI高速串行连接高速串行连接PCI-to-PCI 桥桥软件仍然是透明的软件仍然是透明的!StarFabricPCICompactPCIPCI 1PCI 0哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所16扩展结构扩展结构PCI to PXI/CompactPCIPXI/CompactPCI to PXI/CompactPCI电缆电缆:- 铜线铜线 (最长最长 10 m)- 光纤光纤 (最长最长 200 m)Control Panel

10、FlowPressure Alarm ConditionsSTOPTemperature哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所17触发总线10 MHz时钟132 Mb/s, 33 MHz, 32-bit 计算机总线星型触发本地总线系统控制器模块模块模块星型触发控制器一、一、PXI 的电气结构的电气结构哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所18本地总线 触发 时钟 星型总线VXI12 线8 TTL, 2 ECL10 MHz ECLD尺寸才有PXI13 线8 TTL10 MHz TTL每槽1条PXI 具备具备 VXI 的特性的特性

11、哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所19PXI-6070ENI 5102PXI-6533启动扫描RTSI 示波器多功能 I/O示波器数字 I/O触发线使模块同步触发线使模块同步哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所20二、二、 PXI总线构成总线构成 在在PXI系统中，各种命令、数据、地址和其它消息都是系统中，各种命令、数据、地址和其它消息都是通过总线传递的。通过总线传递的。 微机总线主要由四部分组成。微机总线主要由四部分组成。(1)(1)数据总线；数据总线；(2)(2)地址总线；地址总线；(3)(3)控制总线；控制总线；(

12、4)(4)电源。电源。哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所21110针哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所22110针哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所23“主设备主设备”与与“从设备从设备”： 在一个在一个PCIPCI系统中，如果某设备系统中，如果某设备取得了总线的取得了总线的控制权控制权，就称其为，就称其为“主设备主设备”；而被主设备选中；而被主设备选中进行通信的设备称为进行通信的设备称为“从设备从设备”。 对于相应的接口信号线，通常分为必备的和可对于相应的接口信号线，通常分为必备

13、的和可选的两大类。如果只作为目标的设备，至少需要选的两大类。如果只作为目标的设备，至少需要4747条，若作为主设备则需要条，若作为主设备则需要4949条。条。哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所24主哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所251 1、系统信号、系统信号 CLKCLK：(Clock)系统时钟系统时钟信号对于所有的信号对于所有的PCIPCI设备都是设备都是输入信号其频率最高可达输入信号其频率最高可达3333MHzMHz，这一频率也称为这一频率也称为PCIPCI的的工作频率。对于工作频率。对于PCIPCI的其它信号

14、，除的其它信号，除RST#RST#、INTA#INTA#、INTB#INTB#、INTC#INTC#、INTD#INTD#之外，其余信号部在之外，其余信号部在CLKCLK的上升沿有效的上升沿有效( (或采样或采样) )。 RSTRST：(Reset)复位复位信号。用来使信号。用来使PCIPCI的特性寄存器、的特性寄存器、时序器和相关的信号恢复规定的初始状态。必要的时序器和相关的信号恢复规定的初始状态。必要的PCIPCI配配置寄存器，其复位状态是明确规定的。每当复位时，置寄存器，其复位状态是明确规定的。每当复位时，PCIPCI的全部输出信号一般都应驱动到三态。的全部输出信号一般都应驱动到三态。哈

15、尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所262 2、地址和数据信号、地址和数据信号 AD31:00 AD31:00：(Address and Data)地址、数据多路复用地址、数据多路复用的输入输出信号。的输入输出信号。 C/BE3:0# C/BE3:0#：(Bus Command and Byte Enables)总总线命令和字节使能线命令和字节使能多路复用信号线。多路复用信号线。 PAR PAR：( (Parity) )奇偶校验信号奇偶校验信号。对。对AD31:00AD31:00和和C/BE3:0#C/BE3:0#信号做偶校验，信号做偶校验，“1 1”的个数为

16、偶数，则的个数为偶数，则PARPAR=1=1。在写周期，该信号由主设备驱动。在写周期，该信号由主设备驱动; ;在读周期，该信在读周期，该信号由从设备驱动。号由从设备驱动。哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所273 3、接口控制信号、接口控制信号 FRAME# FRAME#：( (Cycle Frame) )帧周期信号帧周期信号。由当前主设备驱。由当前主设备驱动。表示一次访问的开始和持续时间。动。表示一次访问的开始和持续时间。 IRDY# IRDY#：( (Initiator Ready) )主设备准备好信号主设备准备好信号。该信号。该信号的有效表明发起本次传

17、输的设备能够完成一个数据期。的有效表明发起本次传输的设备能够完成一个数据期。它要与它要与TRDY#TRDY#配合使用，二者同时有效，数据方能完整传配合使用，二者同时有效，数据方能完整传输，否则即为等待周期。输，否则即为等待周期。 TRDY# TRDY#：( (Target Ready) )从设备准备好信号从设备准备好信号。该信号。该信号有效表示从设备已作好完成当前数据传输的准备工作有效表示从设备已作好完成当前数据传输的准备工作, ,也也就是说，可以进行相应的数据传输。同样，该信号要就是说，可以进行相应的数据传输。同样，该信号要与与IRDY#IRDY#配合使用配合使用，二者同时有效，数据才能完整

18、传输。，二者同时有效，数据才能完整传输。哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所28 STOP# STOP#：( (Stop) )停止数据传送信号。当它有效时，停止数据传送信号。当它有效时，表示从设备要求主设备终止当前的数据传送。很显然，表示从设备要求主设备终止当前的数据传送。很显然，该信号应由从设备发出。该信号应由从设备发出。从设备不能主动终止从设备不能主动终止PCIPCI数据传输。数据传输。 DEVSEL# DEVSEL#：( (Device Select) )设备选择信号设备选择信号。该信号。该信号有效时，表示驱动它的设备已成为当前访问的从设备。有效时，表

19、示驱动它的设备已成为当前访问的从设备。换言之，它的有效说明总线上的某一设备已被选中。换言之，它的有效说明总线上的某一设备已被选中。 IDSEL IDSEL：( (Initialization Device Select) )初始化设备初始化设备选择信号选择信号。在参数配置读写传输期间，用作片选信号。在参数配置读写传输期间，用作片选信号。哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所294 4、错误报告信号、错误报告信号 PERR#：(Parity Error)数据奇偶校验错误数据奇偶校验错误报告信号报告信号。该信号不报告特殊周期中的数据奇偶错误。一个设备只。该信号不报

20、告特殊周期中的数据奇偶错误。一个设备只有在响应设备选择信号和完成数据周期之后，才能报告一有在响应设备选择信号和完成数据周期之后，才能报告一个个PERR#。对于每个数据接收设备，如果发现数据有错对于每个数据接收设备，如果发现数据有错误，就应在数据收到后的两个时钟周期内将误，就应在数据收到后的两个时钟周期内将PERR#激活激活。 SERR：( (System Error) )系统错误系统错误报告信号。该信报告信号。该信号的作用是报告地址奇偶错、特殊命令序列中的数据奇偶号的作用是报告地址奇偶错、特殊命令序列中的数据奇偶错，以及其它可能引起灾难性后果的系统错误。错，以及其它可能引起灾难性后果的系统错误

21、。 哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所305 5、仲裁信号、仲裁信号 REQ# REQ#：(Request)总线占用请求信号总线占用请求信号。该信号。该信号一旦有效即表示驱动它的设备要求使用总线。它一旦有效即表示驱动它的设备要求使用总线。它是一个点到点的信号，任何是一个点到点的信号，任何主设备主设备都有其都有其REQ#REQ#信信号。号。 GNT# GNT#：( (Grant) )总线占用允许总线占用允许信号。用来向申信号。用来向申请占用总线的设备表示，其请求已获得批准。这请占用总线的设备表示，其请求已获得批准。这也是一个点到点的信号线，任何也是一个点到点

22、的信号线，任何主设备主设备都应有自都应有自己的己的GNT#GNT#信号。信号。哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所316 6、可选信号、可选信号 INTA#(Interrupt A)、 INTB#、 INTC#、 INTD#：中断中断在在PCI总线中是可选项，不一定必须具有。并且中断信号总线中是可选项，不一定必须具有。并且中断信号属电平敏感性，低电平有效。同时，此类信号的建立和撤属电平敏感性，低电平有效。同时，此类信号的建立和撤销与时钟不同步。销与时钟不同步。 LOCK#：锁定信号。当该信号有效时，表示驱动它的锁定信号。当该信号有效时，表示驱动它的设备所进行

23、的操作可能需要多个传送才能完成。也就是说设备所进行的操作可能需要多个传送才能完成。也就是说，对此设备的操作是排它性的。而此时，未被锁定的设备，对此设备的操作是排它性的。而此时，未被锁定的设备，对它的非互斥访问仍然可以进行。，对它的非互斥访问仍然可以进行。 64位总线：位总线：AD63:32 、C/BE7:4#哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所327 7、其它信号、其它信号PRSNT1# PRSNT1# 和和 PRSNT2# PRSNT2# ( (只针对只针对PCIPCI插卡插卡) )表明槽位上有实际的板卡，提供板卡对电源的要求表明槽位上有实际的板卡，提供板

24、卡对电源的要求PRSNT2#PRSNT2#PRSNT1#PRSNT1#意义意义GNDGND最大功率最大功率 7.5WGND开路开路最大功率最大功率 15W开路开路GND最大功率最大功率 25W开路开路开路开路没有板卡没有板卡哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所33（二）（二） PXIPXI增加的信号增加的信号1 1、系统参考时钟、系统参考时钟 不是不是PCI总线同步时钟总线同步时钟（33MHz或或66 MHz） PXI总线总线10MHzTTL系统时钟系统时钟(PXI-CLK10)连接至连接至系统中全部外围模块。这个公用参考时钟可用于测量或者系统中全部外围模块

25、。这个公用参考时钟可用于测量或者控制系统多个模块的同步。控制系统多个模块的同步。 VXI 的的10MHz是是ECL电平电平哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所342、PXI局部总线局部总线 PXI局部局部总线是一种总线是一种菊花链式菊花链式总线，每个外围插槽与它总线，每个外围插槽与它相邻槽是相邻槽是自左向右连接自左向右连接的。因此，某个外围插槽的右局部的。因此，某个外围插槽的右局部总线连接至相邻插槽的左局部总线，依此类推。每条局部总线连接至相邻插槽的左局部总线，依此类推。每条局部总线为总线为13线宽线宽，可用来传送模块间的，可用来传送模块间的模拟信号模拟信号或提供或提供不不影响影响PXI带宽的高速边带数字通信带宽的高速边带数字通信。 PXI背板最左边外围插槽的局部总线信号线用于星形触背板最左边外围插槽的局部总线