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VXI总线

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【摘要】:
20世纪80年代后期,仪器制造商发现GPIB总线和VME总线产品无法再满足军用测控系统的需求了。在这种情况下,HP、Tekronix等五家国际著名的仪器公司成立了VXIbus联合体,并于1987年发布了VXI规范的第一个版本。几经修改和完善,与1992年被IEEE接纳为IEEE-1155-1992标准。

 

20世纪80年代后期,仪器制造商发现GPIB总线和VME总线产品无法再满足军用测控系统的需求了。在这种情况下,HPTekronix等五家国际著名的仪器公司成立了VXIbus联合体,并于1987年发布了VXI规范的第一个版本。几经修改和完善,与1992年被IEEE接纳为IEEE-1155-1992标准。

1.规范

VXIbus规范是一个开放的体系结构标准,其主要目标是使VXIbus器件之间、VXIbus器件与其它标准的器件(计算机)之间能够以明确的方式开放地通信;使系统体积更小;通过使用高带宽的吞吐量,为开发者提供高性能的测试设备;采用通用的接口来实现相似的仪器功能,使系统集成软件成本进一步降低。

VXIbus规范发布后,由于军方对测控系统的大量需求,许多仪器生产厂商都加入到VXIplug&play(VXI即插即用)联盟。联盟是VXIbus联合体的固有补充机构。联盟通过规定连接器的统一方法、UUT接口和测试夹具、共享存储器通信的仪器协议、可选VXI特性的统一使用方法以及统一文件的编制方法来增加硬件的兼容性,并开发一种统一的校准方法。联盟还通过规定和推广标准系统软件框架来实现系统软件的”plug&play“互换性。

虚拟仪器(VirtualInstrumentationVI)

虚拟仪器(VitualInstrumentationVI)最早是适应PC卡式仪器于1986年由NI公司提出的。虚拟仪器技术是仪器技术、通信技术、总线技术、数字化技术、计算机技术等有机结合的产物。这是在标准计算机软硬件基础上加上一组软件和硬件所构成。虚拟仪器从本质上说是一个开放式结构,用通用计算机、DSP信号处理器或其他CPU提供系统管理、信号处理、存储以及显示功能;用数据采集板GP-IBVXI 总线接口板提供信号获取和控制信号输出,从而实现传统仪器功能。简单地说就是一组完成传统仪器功能的硬件和软件部件。VI通过软件将通用计算机与仪器硬件结合起来,用户可以通过友好的图形界面(通常称为虚拟面板)

操作这台计算机,就象在操作自己定义、自己设计的一台单个传统仪器一样。VI透明地将计算机资源和仪器硬件( A/DD/A、数字I/0、定时器和信号调理器等)的测试、控制能力结合在一起,通过软件实现地数据的分析处理和表达,从而能更迅速、更经济、更灵活地解决测试问题,并有效地降低了系统组建成本。

2.VXI总线系统规范简介

VXI总线系统或者其子系统由一个VXIbus主机箱、若干VXIbus器件、一个VXIbus资源管理器和主控制器组成,零槽模块完成系统背板管理,包括提供时钟源和背板总线仲裁等,当然它也可以同时具有其它的仪器功能。资源管理器在系统上电或者复位时对系统进行配置,以使系统用户能够从一个确定的状态开始系统操作。在系统正常工作后,资源管理器就不再起作用。主机箱容纳VXIbus仪器,并为其提供通信背板、供电和冷却。

VXIbus不是设计来替代现存标准的,其目的只是提高测试和数据采集系统的总体性能提供一个更先进的平台。因此,VXIbus规范定义了几种通信方法,以方便VXIbus系统与现存的VMEbus产品、GPIB仪器以及串口仪器的混合集成。

VXI总线系统机械结构

VXIbus 规范定义了四种尺寸的VXI模块。较小的尺寸ABVMEbus模块定义的尺寸,并且从任何意义上来说,它们都是标准的VEMbus模块。较大的CD 尺寸模块是为高性能仪器所定义的,它们增大了模块间距,以便对包含用于高性能测量场合的敏感电路的模块进行完全屏蔽。A尺寸模块只有P1P2P3连接器。

目前市场上最常见的是C尺寸的VXIbus系统,这主要是因为C尺寸的VXIbus系统体积较小,成本相对较低,又能够发挥VXIbus作为高性能测试平台的优势。

VXI总线系统电气结构

VXIbus完全支持32VME计算机总线。除此之外,VXIbus还增加了用于模拟供电和ECL供电的额外电源线、用于测量同步和触发的仪器总线、模拟相加总线以及用于模块之间通信的本地总线。VXIbus规范定义了396针的DIN连接器P1P2P3P1连接器是必备的,P2P3两个连接器可选。

VXIbus系统EMC、供电和冷却

VXIbus总线规范规定了系统传导及辐射EMC(电磁兼容)产生和敏感度的上限值。EMC的限定保证了包含敏感电路的模块能够完成所期望的操作,而不受到系统中其他模块的干扰。

为了方便系统集成VXIbus规范要求机箱制造商和模块制造商在其产品规范中给机箱供电和冷却能力以及模块的电源需求和冷却指标。系统集成者可以根据这些指标选择合适的机箱和模块。

VXlbus系统通信

通信是VXibus标准的又一个重要组成部分。VXIbus总线规范定义了几种器件类型和通信协议。然而,规范为了保证开放性,并没有规定VXIbus主机箱和器件的控制方式,以便厂商可以灵活定义并与高速发展的PC技术同步。下一节将要详细讨论当前流行的几种方式。每个VXIbus器件都有一个唯一逻辑地址(unique logical address,ULA),编号从0255,即一个VXIbus系统最多有256个器件。VXIbus规范允许许多器件驻留在一个插槽中以提高系统的集成度和便携性,降低系统成本,也允许一个复杂器件占用多个插槽,VXIbus通过ULA进行器件寻址,而不是通过器件的物理位置。

 

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