第3章总线接口技术

1、虚拟仪器总线接口技术虚拟仪器总线接口技术第第3 3章章 虚拟仪器总线接口技术虚拟仪器总线接口技术 教学内容3.1 GPIB总线总线3.2 VXI总线总线 InstrumentDriver3.1 GPIB总线 （General Purpose Interface Bus，GPIB）n是国际通用的仪器接口标准，是国际通用的仪器接口标准，是专门为仪是专门为仪器控制应用而设计的。这套接口系统最初器控制应用而设计的。这套接口系统最初由美国由美国HP公司提出，后被美国电气与电子公司提出，后被美国电气与电子工程师协会工程师协会(IEEE)和国际电工委员会和国际电工委员会(IEC)接受为程控仪器和自动测控系统

2、的标准接接受为程控仪器和自动测控系统的标准接口，因此，也称口，因此，也称IEEE488接口或接口或IEC625接接口，目前的协议是口，目前的协议是488.2。GPIB发展HP 设计 HP-IB196519751987199019921993HP-IB成为IEEE488IEEE488.1-1987IEEE488.2SCPI被引入IEEE488NI提出HS488Standard Commands for Programmable Instruments修订IEEE488.2示波器信号源AFG310主控机DUT示波器GPIBGPIB总线应用描述3.1.1 GPIB的基本性能设备容量设备容量 设备容量

3、是指设备容量是指GPIB接口系统中仪器和计算机的总容量，通常可连接接口系统中仪器和计算机的总容量，通常可连接的仪器数目最多为的仪器数目最多为15台；台；传输距离传输距离 互连电缆的传输路经总长不超过互连电缆的传输路经总长不超过20m，或者装置数目与装置之间距，或者装置数目与装置之间距离的乘积不超过离的乘积不超过20m；数传速度数传速度 最高可达最高可达1Mbyte/s；地址容量地址容量 GPIB标准规定采用标准规定采用5个比特位的编码来表示地址，地址容量为个比特位的编码来表示地址，地址容量为31个；个；信息逻辑信息逻辑 总线上信息逻辑采用负逻辑，规定：低电平（总线上信息逻辑采用负逻辑，规定：低

4、电平（+0.8V）为逻辑）为逻辑“1” ，高电平（，高电平（+2.0V）为逻辑）为逻辑“0” ；数传方式数传方式 数据传输方式可以为：字节串行、位并行，双向异步传输。数据传输方式可以为：字节串行、位并行，双向异步传输。3.1.2 GPIB总线结构nGPIB总线是一条总线是一条24芯的无源电缆线，其中芯的无源电缆线，其中16条为条为信号线，其余用作逻辑地或外屏蔽。信号线，其余用作逻辑地或外屏蔽。1. GPIB器件n采用采用GPIB总线互连的仪器、设备是多种多样的，总线互连的仪器、设备是多种多样的，它们有的很复杂，像计算机、网络分析仪等，有的它们有的很复杂，像计算机、网络分析仪等，有的很简单，如开

5、关器、衰减器等。但从仪器系统组建很简单，如开关器、衰减器等。但从仪器系统组建的角度出发，它们都是系统中的一个逻辑单元，仅的角度出发，它们都是系统中的一个逻辑单元，仅是测试功能不同而已；是测试功能不同而已；n为了简单和统一起见，把这些复杂程度和功能能力为了简单和统一起见，把这些复杂程度和功能能力不同的、执行不同的、执行IEEE488.2协议的各种设备统称为协议的各种设备统称为“GPIB器件器件”；n简单的说，凡配备了简单的说，凡配备了GPIB接口的独立装置统称为接口的独立装置统称为器件器件。器件职能n在在GPIB系统中，不同的器件承担着不同的任务，系统中，不同的器件承担着不同的任务，行使不同的职

6、能，这些职能可归纳为控者职能、行使不同的职能，这些职能可归纳为控者职能、讲者职能和听者职能。讲者职能和听者职能。控者职能控者职能 控者是对系统进行控制的设备，具有控制整控者是对系统进行控制的设备，具有控制整个系统协调工作的能力；个系统协调工作的能力；讲者职能讲者职能 讲者是通过接口发送各种数据和信息的设备；讲者是通过接口发送各种数据和信息的设备；听者职能听者职能 听者是能够通过接口接收数据的仪器设备。听者是能够通过接口接收数据的仪器设备。2. GPIB总线描述引脚分布n16条信号线按功能分为：条信号线按功能分为： 8根双向根双向8位数据线位数据线 3根数据挂钩联络线根数据挂钩联络线 5根接口管

7、理控制线根接口管理控制线n引脚分配对应关系：引脚分配对应关系： 10 : SRQ11 : ATN12 : 机壳地机壳地1316: DIO5DIO817 : REN1824: 地地14：DIO1DIO4 5 : EOI 6 : DAV 7 : NRFD 8 : NDAC 9 : IFC3.三线挂钩原理n系统内部每传送一个字节信息都有一次三线联络的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。过程，其时序如图。 第一字节 DIO18 DA V NRFD NDAC 4. 总线电缆及电缆接头n总线为总线为24芯电缆芯电缆: 16条信号线条信号线 ，8根地址线根地址线 ， 24芯簧片插头

8、座。芯簧片插头座。5. 程控仪器的地址n要实现程控，系统中每一台仪器都必须有一要实现程控，系统中每一台仪器都必须有一个个地址地址，控者可以通过寻址方法指令谁为讲，控者可以通过寻址方法指令谁为讲者，谁为听者；者，谁为听者；n一台程控仪器可以被分配一个或多个一台程控仪器可以被分配一个或多个听地址听地址，当控者呼唤到该仪器的某个听地址时，仪器当控者呼唤到该仪器的某个听地址时，仪器就被受命为听者；就被受命为听者；n仪器还可以分配一个或多个仪器还可以分配一个或多个讲地址讲地址，当控者，当控者寻址到该讲地址时，仪器就被受命为讲者。寻址到该讲地址时，仪器就被受命为讲者。地址码的规定nGPIB接口系统中寻址是

9、用接口系统中寻址是用DIO7DIO1进行的。进行的。其中其中 DIO7，DIO6表示哪种类型地址，表示哪种类型地址，DIO5DIO1则则可组成可组成31个器件讲地址，个器件讲地址，31个听地址和个听地址和31个副地址（个副地址（11111除外除外）。副地址跟在讲地址和听地址后面构成扩）。副地址跟在讲地址和听地址后面构成扩展地址，不能单独使用。展地址，不能单独使用。3.1.3 GPIB接口功能听功能听功能(L)： 接收信号、数据；接收信号、数据；讲功能讲功能(T)： 发送信号、数据；发送信号、数据；控功能控功能(C)： 通过微处理器发布各种命令；通过微处理器发布各种命令；源握手功能源握手功能(S

10、H)： 为讲功能和控功能服务；为讲功能和控功能服务；受握手功能受握手功能(AH)： 为听功能服务；为听功能服务；服务请求功能服务请求功能(SR)：量程溢出、震荡器停止等意外故障发：量程溢出、震荡器停止等意外故障发生时，主动向控者提出请求，以进行相应处理；生时，主动向控者提出请求，以进行相应处理；并行点名功能并行点名功能(PP)： 快速查询请求服务装置，速度快；快速查询请求服务装置，速度快；远地远地/本地功能本地功能(RL)：选择远地或本地工作方式；：选择远地或本地工作方式；器件触发功能器件触发功能(DT)：产生一个内部触发信号，以启动有关：产生一个内部触发信号，以启动有关仪器功能进行工作；仪器

11、功能进行工作；器件清除功能器件清除功能(DC)：产生一个内部清除信号，使某仪器功：产生一个内部清除信号，使某仪器功能回到初始状态。能回到初始状态。3.1.4 GPIB接口电路设计PC总线BDIRBUSBUFBUSBUFBDIRBUSBUFDBABCB接口功能GPIB总线收发器GPIBGPIB总线收发器DIO管理线挂钩线管理线挂钩线DIO地址开关译码器控制逻辑中断逻辑DMA逻辑接口功能集成ICn专用集成电路：专用集成电路：nuPD7210nMC68488nTMS9914nINTEL8291/8292/8293nNAT9914n以以Intel公司的公司的8291A听听/讲接口芯片、讲接口芯片、82

12、92控者芯片、控者芯片、8293总线收发器芯片为例介绍。总线收发器芯片为例介绍。8291A8291A是一种将是一种将微处理器接至微处理器接至GPIBGPIB标准总线的标准总线的器件。它可以完器件。它可以完成成GPIBGPIB标准中除标准中除控者之外的控者之外的9 9种种接口功能。除此接口功能。除此之外，还具有自之外，还具有自动三线挂钩联络、动三线挂钩联络、自动管理接口寻自动管理接口寻址等能力。址等能力。（1）8291A接口芯片 T/R1 T/R2 CLOCK RESET TRIG DREQ DACK CS RD W R INT D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Vss DIO3

13、DIO2 DIO1 SRQ ATN REN IFC RS2 RS1 RS0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 8291A Vcc EOI NDAC NRFD DAV DIO8 DIO7 DIO6 DIO5 DIO4 8291A管脚T/R1：控制数据传送方向，：控制数据传送方向，当当T/R1为真，为真，DIO1DIO8以及以及DAV为发送方向；为发送方向；T/R2为真，为真，EOI的作用方向的作用方向为输出；为

14、输出；RS0RS2:寄存器选择；寄存器选择；TRIG：响应：响应GPIB群触发命群触发命令的专用输出线，平常为低令的专用输出线，平常为低电平，当响应电平，当响应GPIB群触发群触发命令时，输出命令时，输出1个宽度为个宽度为1us的触发脉冲。的触发脉冲。8291A功能寄存器8291A内部设置了内部设置了16个功能寄存器，个功能寄存器，8个为读，个为读，8个为写。个为写。只读寄存器只读寄存器 只写寄存器只写寄存器数据输入寄存器数据输入寄存器 数据输出寄存器数据输出寄存器中断状态寄存器中断状态寄存器1 中断允许寄存器中断允许寄存器1中断状态寄存器中断状态寄存器2 中断允许寄存器中断允许寄存器1串行点

15、名状态寄存器串行点名状态寄存器 串行点名模式寄存器串行点名模式寄存器地址状态寄存器地址状态寄存器 地址方式寄存器地址方式寄存器命令传送寄存器命令传送寄存器 辅助模式寄存器辅助模式寄存器地址状态寄存器地址状态寄存器1 地址设置寄存器地址设置寄存器地址状态寄存器地址状态寄存器2 结束符寄存器结束符寄存器/IFCL/IFCL:IFC:IFC接收；接收；SYNCSYNC: :指令周期的同步信号；指令周期的同步信号；/ATNI/ATNI: :监视监视GPIBGPIB的的ATNATN线；线；SYCSYC: :系统控者监视系统控者开关；系统控者监视系统控者开关；/CLTH/CLTH: :清除锁存器输出；清除

16、锁存器输出；/ATNO/ATNO:ATN:ATN输出；输出；/CIC/CIC:SRQ:SRQ收发器的收发器的S/RS/R输入控制，还输入控制，还表示是表示是GPIBGPIB总线的责任控者。总线的责任控者。TCITCI: :任务完成中断；任务完成中断；SPISPI: :特殊中断；特殊中断；/OBFI/OBFI：输出缓冲器满；：输出缓冲器满；/IBFI/IBFI: :输入缓冲器不满；输入缓冲器不满；COUNTCOUNT: :计数输入；计数输入； IFCL X1 X2 RESET Vcc CS GND RD A0 WR SYNC D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Vss Vcc COU

17、NT REN DAV IBFI OBFI EOI SPI TCI CIC NC ATNO NC CLTH Vcc NC SYC IFC ATNI SRQ 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 40 39 38 37 36 35 34 83 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 8292 8292控者接口芯片 T/R1 T/R2 EOI ATN DATA1 DATA2 DATA3 DATA4 DATA5 DATA6 DATA7 BUS1 BUS2 GND Vcc OPTA OPTB DATA10 D

18、ATA9 DATA8 BUS9 BUS8 GND BUS7 BUS6 BUS5 BUS4 BUS3 8293 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 8293总线收/发器T/R1:控制控制DIO1DIO8、DAV等的方等的方向；向；T/R2:控制控制EOI的方向；的方向；DATA1DATA10:由模式选择线编程由模式选择线编程；BUS1BUS9:GPIB收发线，可选择收发线，可选择不同模式；不同模式；OPTA,OPTB:模式选择线。模式选择线。模式模式0，讲者，讲者/听者接口控制线听者

19、接口控制线模式模式1，讲者，讲者/听者接口数据线听者接口数据线模式模式2，讲者，讲者/听者听者/控者接口控制线控者接口控制线模式模式3，讲者，讲者/听者听者/控者接口数据线控者接口数据线讲者/听者接口框图 OPTA OPTB OPTA OPTB 8293 8293 MODE0 MODE1 Vcc 18 12 9 9 7 GPIB总线 8291 19 到 微 处 理 器 DIO1 DIO8 DA V EOI A TN NDAC NRFD SRQ REN IFC 讲者讲者/听者听者接口框图接口框图由8291A和8293组成的讲者/听者接口逻辑 /EOI /ATN T/R1 T/R2 /NDAC /

20、NRFD /SRQ /REN /IFC EOI ATN NDAC NRFD SRQ REN IFC OPTA OPTB RS0 RS2 /CS /RD /WR INT CLK RSET DREQ /DACK TRIG D0 D7 /DIO1 /DIO8 /DAV T/R1 /ATN /EOI T/R2 /NDAC /NRFD /SRQ /REN /IFC /DIO1 /DIO8 /DAV T/R1 /ATN /EOI DAV OPTA OPTB DIO1 DIO8 Vcc GND GND GND 21 22 19 15 13 12 27 26 19 15 18 17 16 13 12 27 2

21、6 25 23 10 5 24 1 4 3 3 4 1 2 10 9 8 6 5 28 35 36 1 26 39 2 38 37 27 25 24 12 19 21 22 23 8 9 10 11 3 4 6 7 5 8291 8293 8293 GPIB 到 微 处 理 器 讲者/听者/控者接口框图 OPTA OPTB OPTA OPTB Vcc Vcc 12 6 1 11 8291 8292 8293 8293 MODE3 MODE2 9 7 19 16 到 微 处 理 器 GPIB总线 GPIBGPIB控制控制器接口器接口图中，图中，8291负负责责GPIB的数据的数据总线和握手总总线

22、和握手总线交换信息；线交换信息；8292则控制则控制GPIB管理线中管理线中的的4条条(IFC，ATN，REN，SRQ)，而余下，而余下的的EOI总线则由总线则由双方分管。双方分管。典型GPIB 系统3.1.5 GPIB仪器系统 设备 A 设备 B 设备 C 设备 B 设备 A 设备 C 设备 C GPIBGPIB设备的设备的串行连接串行连接GPIBGPIB设备的设备的星型连接星型连接GPIB仪器系统举例n基于基于GPIB接口的压控振荡器测试系统接口的压控振荡器测试系统 压控振荡器压控振荡器(VCO)(VCO)是一种很重要的振荡电路，广泛地是一种很重要的振荡电路，广泛地应用于信号检测、直接调频

23、、锁相环路、频率合成等电子应用于信号检测、直接调频、锁相环路、频率合成等电子系统和频谱分析仪等近代仪表中，是通信机、移动电话、系统和频谱分析仪等近代仪表中，是通信机、移动电话、全球定位系统（全球定位系统（GPSGPS）、雷达等众多电子应用系统必不可）、雷达等众多电子应用系统必不可少的关键部件。少的关键部件。 压控振荡器是一种输出频率受外加电压控制的振荡压控振荡器是一种输出频率受外加电压控制的振荡器，其输出频率可表示如下器，其输出频率可表示如下： 式中式中A Avfvf为为VCOVCO的压控灵敏度，的压控灵敏度，V V为外加控制电压为外加控制电压. . 仪器系统硬件结构 n压控振荡器仪器系统主要

24、完成对压控振荡器频率参压控振荡器仪器系统主要完成对压控振荡器频率参数的测量。据此，选择频率计、数的测量。据此，选择频率计、D/A变换器、绘图变换器、绘图仪和计算机一起组成压控振荡器仪器系统。仪和计算机一起组成压控振荡器仪器系统。 D/A变换器HP-59303A待测VCO频率计数器HP-5345A计算机绘图仪HP-9872CGPIB测试软件流程图 预置 U、F 范围 开 始 初始化频率计 预置图幅尺寸、 刻度 输出电压 U+U 频率测量 绘 图 U=Umax? No Yes 结 束 n测试应用软件大致分为测试应用软件大致分为3 3部分：部分：n与与GPIBGPIB设备进行通信设备进行通信；n数据

25、采集与处理数据采集与处理；n对生成数据进行分析、对生成数据进行分析、存贮和打印存贮和打印。VCO测试结果0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00控制电压(V)9.0008.0007.0006.0005.0004.000VCO调谐特性频率(MHz)3.2 VXI总线 nVXI(VMEbus eXtensions for Instrumentation)nVME(Versabus Module European)nVXI总线标准是在总线标准是在VME总线和总线和GPIB总线基础上发展总线基础上发展的一种新型仪器系统总线。的一种新型仪器系统总线。nVXI总线以其开放的系统结构、模

26、块化的设计、紧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、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，被公认为领域需求，被公认为21世纪仪器总线系统和自动测世纪仪器总线系统和自动测试系统的优秀平台。试系统的优秀平台。VXI uses standard technologybusVXI基于VME和GPIBMXIINST#1INST#2RAM各公司为仪器系统设计了：各公司为仪器系统设计了：独立的机箱、独立的电源、专门的仪器总线独立的机箱、独立的电源、专门的仪

27、器总线独立总线的模块式仪器系统3.2.1 VXI总线的技术优势1)模块式结构模块式结构； 2)高速数据吞吐量高速数据吞吐量； VXI总线底板数据传输速率理论上可达总线底板数据传输速率理论上可达40Mbyte/s；3)小型化小型化；4)可靠性高，可维护性好可靠性高，可维护性好；5)适应性、灵活性强适应性、灵活性强。 n在在VXI总线系统中，各种命令、数据、地址总线系统中，各种命令、数据、地址和其它消息都通过总线传递。和其它消息都通过总线传递。VXI总线系统总线系统的各种总线都印制在主机箱内的多层底板上，的各种总线都印制在主机箱内的多层底板上，通过通过P1/J1、 P2/J2、 P3/J3连接器与

28、各连接器与各模块相连接。模块相连接。nVXI总线是总线是VME总线在仪器领域的扩展，所总线在仪器领域的扩展，所以以VXI总线实际上是在总线实际上是在VME总线的基础上扩总线的基础上扩展了一些适应仪器系统所需要的总线而构成展了一些适应仪器系统所需要的总线而构成的。的。3.2.2 VXI总线的信号线VXI总线定义的信号线分类nVME计算机总线计算机总线n时钟和同步总线时钟和同步总线n模块识别总线模块识别总线n触发总线触发总线n模拟相加总线模拟相加总线n局部总线局部总线n电源线电源线 中间行附加的功能： VME32 位数据和 4GB 地址 外围两行附加的功能： TTL&ECL 触发线 10M

29、Hz 时钟线 12Pin 本地线 模拟相加线 模块识别线 电源分配线 P1 VME 计算机总线 16 位数据传输线 16MB 地址 仲裁线 优先中断线 公用线 P2 P2 P3 提供更高的功能： 100MHz 时钟与同步线 ECL 星型线 ECL 触发线 24Pin 本地线 电源分配线 1) VME计算机总线nVMEVME计算机总线包含了数据传输总线、仲裁总线、优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，这些总线都安排在先级中断线和公用总线，这些总线都安排在P1P1连接连接器和器和P2P2连接器的中间一行引脚上。主要有：连接器的中间一行引脚上。主要有：数据传输总线（数据传

30、输总线（DTBDTB）: : DTBDTB由总线主模块控制，用于主、从模块由总线主模块控制，用于主、从模块之间传递数据和状态之间传递数据和状态/ /识别信息。分为寻址线、数据线和控制线；识别信息。分为寻址线、数据线和控制线；DTBDTB仲裁总线仲裁总线: :VMEVME总线支持多处理器的分布式系统。仲裁总线用总线支持多处理器的分布式系统。仲裁总线用来解决多个主模块争夺来解决多个主模块争夺DTBDTB总线使用权的问题，防止总线冲突；总线使用权的问题，防止总线冲突；优先中断总线优先中断总线: : 供供VMEVME总线系统的中断器（总线系统的中断器（InterrupterInterrupter）和中

31、断）和中断处理器之间进行中断请求和中断认可使用；处理器之间进行中断请求和中断认可使用；公用总线公用总线: :为系统提供时钟、系统初始化及故障检测等功能。为系统提供时钟、系统初始化及故障检测等功能。 2) VXI增加的信号线 n为适应高速、高性能仪器组件模块的需要，为适应高速、高性能仪器组件模块的需要，VXIVXI在保留在保留VMEVME系统总线的基础上，新定义了一些面向仪器应用的信号线。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这些新定义的信号线位于P2P2和和P3P3连接器上，包括：连接器上，包括：* *模块识别线：模块识别线：检测特定位置上的模块的是否存在；

32、检测特定位置上的模块的是否存在； * *时钟和同步线：时钟和同步线：CLK10CLK10和和CLK100CLK100、SYN100SYN100；* *仪器触发线：仪器触发线：TTLTTL、ECLECL和和STARXSTARX和和STARYSTARY星形触发线；星形触发线； * *模拟相加线：模拟相加线：SUMBUSSUMBUS是是VXIVXI背板上的模拟相加结点；背板上的模拟相加结点；* *局部总线：局部总线：用于两者之间高速通信，用于两者之间高速通信，LBUSLBUS数据传输率高达数据传输率高达250Mbps250Mbps和和1 1GbpsGbps； * *电源线：电源线：+5+5V V，

33、12V12V是是VMEVME标准；标准； 24V24V是为模拟电路设计的，是为模拟电路设计的，- -5.2V5.2V，-2V-2V是为高速是为高速ECLECL电路设计的。电路设计的。VXI总线的电气结构示意图3.2.3 VXI器件、模块与主机箱1. VXI器件器件 器件器件是组成是组成VXI总线系统最基本的逻辑总线系统最基本的逻辑组件（或逻辑单元）。通常，一个器件占据组件（或逻辑单元）。通常，一个器件占据一块一块VXI模块，但也允许在一个模块上实现模块，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。多个器件和一个器件占据多个模块。 在一个在一个VXIVXI系统中，最多可有系统中，最多

34、可有256256个器件，个器件，每个器件都有一个唯一的逻辑地址，逻辑地每个器件都有一个唯一的逻辑地址，逻辑地址的编号为址的编号为0 0255255。 器件分类n器件之间的基本操作是信息传输。器件之间的基本操作是信息传输。根据通信能力，根据通信能力，VXIVXI总线器件分为：总线器件分为： 寄存器基器件寄存器基器件 消息基器件消息基器件 存储器器件存储器器件 扩展器件扩展器件寄存器基器件n寄存器基器件寄存器基器件是具有最基本能力的是具有最基本能力的VXI总线器件，总线器件，这类器件的特点是器件的通信是通过对它的寄存器这类器件的特点是器件的通信是通过对它的寄存器进行读写来实现的。如简单的开关、数字

35、进行读写来实现的。如简单的开关、数字I/O和和A/D接口卡等接口卡等 ；特点特点：器件的通信通过对它的寄存器进行读、写来实现；：器件的通信通过对它的寄存器进行读、写来实现； 它是最简单的器件，本身一般不具备智能，不能控制它是最简单的器件，本身一般不具备智能，不能控制其它器件，只能受其它器件或系统控制；其它器件，只能受其它器件或系统控制； 硬件电路简便，易于实现，速度快，节省指令译码时硬件电路简便，易于实现，速度快，节省指令译码时间，在速度要求较高的情况下特别有用。间，在速度要求较高的情况下特别有用。消息基器件 n消息基器件消息基器件不但具有配置寄存器，同时还具有通信不但具有配置寄存器，同时还具

36、有通信寄存器来支持复杂的通信协议。这种器件一般都是寄存器来支持复杂的通信协议。这种器件一般都是具有本地智能的较复杂器件，如计算机、资源管理具有本地智能的较复杂器件，如计算机、资源管理器、各类有本地智能的测试仪器、器、各类有本地智能的测试仪器、GPIB-VXI接口接口等。等。 n特点特点：具有本地智能，可以控制其它器件，也可以被其它具有本地智能，可以控制其它器件，也可以被其它器件控制；器件控制； 能够接受和处理复杂命令，支持字串行协议；能够接受和处理复杂命令，支持字串行协议；需对指令进行译码，因此降低了速度。需对指令进行译码，因此降低了速度。存储器器件n存储器器件存储器器件靠寄存器的读、写进行通

37、信，除靠寄存器的读、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。信寄存器，本身是存储器。n特点特点：一般由其它器件使用，不能控制其它器件；一般由其它器件使用，不能控制其它器件；该器件的其它可寻址寄存器是器件工作时使该器件的其它可寻址寄存器是器件工作时使 用的存储单元；用的存储单元；具有存储器的某些特性，具有一定的存取时间。具有存储器的某些特性，具有一定的存取时间。扩展器件扩展器件n扩展器件扩展器件是为是为VXI未来发展而定义的，它允许将未来发展而定义的，它允许将来设计更新种类的器件，支持更高级的通信协议。来设计更新种类的器件

38、，支持更高级的通信协议。这四种器件在这四种器件在VXIVXI系统中担当的角色及器件之间的系统中担当的角色及器件之间的通信是基于一种器件分层关系进行的，即相互通通信是基于一种器件分层关系进行的，即相互通信的器件一个称为信的器件一个称为命令者命令者，一个称为，一个称为从者从者，命令，命令者是消息基器件，能控制一个或几个其它器件，者是消息基器件，能控制一个或几个其它器件，被控器件就是该命令者的从者。被控器件就是该命令者的从者。2. VXI模块 A 型 100160 B 型 233160 C 型 233340 D 型 367340 P1 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P3 nVXI总线系统的最小

39、物理单元是组建模块，它由带电子元总线系统的最小物理单元是组建模块，它由带电子元器件和连接器的组件板、前面板和任选的屏蔽壳组成。器件和连接器的组件板、前面板和任选的屏蔽壳组成。VXIVXI系统的每个模块都要符合一定的尺寸，且插入主机箱系统的每个模块都要符合一定的尺寸，且插入主机箱并接牢连接器才能工作。并接牢连接器才能工作。n规定的模块尺寸共有有规定的模块尺寸共有有A，B，C，D四种规格四种规格。VXI总线连接 中间行附加的功能： VME32 位数据和 4GB 地址 外围两行附加的功能： TTL&ECL 触发线 10MHz 时钟线 12Pin 本地线 模拟相加线 模块识别线 电源分配线 P

40、1 VME 计算机总线 16 位数据传输线 16MB 地址 仲裁线 优先中断线 公用线 P2 P2 P3 提供更高的功能： 100MHz 时钟与同步线 ECL 星型线 ECL 触发线 24Pin 本地线 电源分配线 典型VXI模块各种尺寸模块的使用比率各种尺寸模块的使用比率3. VXI主机箱busVXI or VME背板未屏蔽C尺寸模块双宽度带屏蔽的D尺寸模块电源冷确系统VXI主机箱nVXI主机箱为保证各模块恰当地连接到底板主机箱为保证各模块恰当地连接到底板而设。而设。n底板的构成底板的构成 它是一块印制电路板，它是一块印制电路板， 13个插槽（个插槽（012），），其上还有：其上还有：nP1

41、、P2、P3三个三个96脚脚J型连接器和信号通路型连接器和信号通路n冷却、通风设备冷却、通风设备n电源电源n每个连接器分成每个连接器分成A、B、C三行三行 的欧式结构，每行的欧式结构，每行32个引脚。个引脚。nP1是各种模块必须的，是各种模块必须的，P2、P3可选。可选。VXIbus 系统结构计算计算机机被测对象被测对象（UUTUUT）零槽零槽模块模块总线总线TUATUA标准标准接口接口模块模块1 1模块模块2 2模块模块N NVXIVXI机箱机箱VXIVXI总线总线3.2.4 VXI总线的通信协议 字串行协议：字串行协议：是串行地从一个固定地址向另一个固定是串行地从一个固定地址向另一个固定地

42、址传送数据的通信协议，它是基于全双工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；一个响应寄存器来实现；字串行通信有三种形式：字串行通信有三种形式：字串行、长字串行和扩展字串行、长字串行和扩展长字串行，数据宽度分别为长字串行，数据宽度分别为1616位、位、3232位和位和6464位；位；字节传送协议：字节传送协议：字节传送协议是命令者和从者之间字节传送协议是命令者和从者之间传输传输8位数据，借助位数据，借助“字节有效字节有效”和和“字节请求字节请求”两个字串行命令完成。两个字串行命令完成。3.2.5 VXI总线的系统资源n系统共用资源包括系统共用资源包括 0号槽服务器件：号槽服务器件：在物理连接层向系统提在物理连接层向系统提 供公用资源供公用资源; ; 资源管理器：资源管理器： 为为系统提供逻辑组态和管系统提供逻辑组态和管 理服务理服务. . 0号槽服务器件（1）系统时钟功能模块，提供）系统时钟功能模块，提供VXI总线的总线的SYSCLK （16MHz）、）、CLK10、CLK100和和SYN100时钟和时钟和同步信号；同步信号；（2）STAR