GB T 18471-2001 VXI总线系统规范.pdf
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1、ICS 35.200 L 65 GB 中华人民共和国国家标准GB气、18471-2001VXI总线系统规范VXlbus system specifications 2001-10-24发布中华人民共和国国家质量监督检验检菇总局2002- 03-01实施发布GB!T 18471-2001 目次前言. . .0. . . . . . .2. I 1 VXI总线规范引言. 1. 1 生产厂家山号. . . . . . 1 1. 2 VXI总线概述.1. 3 文件构成. . 3 1.4 规范的目标. . . 3 1. 5 规范结构术语定义32 总线构成. . . . . . . . . . u . 4
2、 2. 1号:言. . . . . . . . . 4 Z.2 数据传输总线WT). . . . . . . H . . . 4 2.3 DT 仲裁总线. . . . .,. . . . . 4 2.4 优先中断总线. . 5 2.5 公周总线. . . . . . . . 5 2.6 电气规泡毫. . . . . . . . . . . . . . 5 2.7 机械规范. . . . . 26 2.8 电磁兼容性(EMCJ和系统供电. . 62 3 VXI总线系统结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 3. 1 概述. . . . . .口. . 7
3、5 3.2 操作设备. . . . . . . .,. . 77 3. 3 设备通信协议. . . . 109 3.4 系统资源. 116 4 VXI总线设备功能始实现. . . . 122 4.1 VXI总线仪器1224.2 488-VXI总线接口. . . . . . . . . 125 5 命令与事件格式. . . . . .13号5. 1 字串行命令. . 130 5.2 长字串行命令. . . . . . . . . 140 5.3 扩展长字串行命令. .14号5.4 协议事件. . . . . . 140 6 动态配置. . . . . 141 6. 1 定义1416.2 DC设备
4、要求. . . 141 6.3 DC系统要求. . . . . . . . . . . . . . . 143 7 共享存储器协议. . . . . . . . . . . . . . . u . 144 附录A(标准的附录)VXI总线寄存器. . 145 附录趴标准的附录7底板设计4. . H . . . . . 154 B1 底板结构. . . . . . . . 154 GBjT 18471-2001 B2 底板电路设计. . . .H . . 154 附录C(标准的附录)对VXI早期版本的支持. 156 C1 1.2版本设备. . . . H 156 C2 1.3版本设备.0. . .
5、 . 157 需录D(标准的附录术语. . . . 157 G/T 18471-2001 前午一口随着计算机技术和大规模集成电路技术的飞速发展.电子测量仪器领域发生了巨大的变化。降低测试成本,缩短溅试系统的开发时间以及纪风险减小到最低限度就成为组建计算机自动测试系统(Computer Automated Measurement)她主要目标。VXI总线测试系统正是为适应这一发展潮流,在吸取了VME总线高速通信和GP易于组合的优点后产生的。该系统统范于1987年也ColoradoData Sys terr豆、Hewlett-Packard、Racal-DanaInstrument、Tek世omx和
6、Wavetek五家溅试仪器公司结成的联合体提出。VXI总线是一手中在世界范围内完全开放的、适用于多个生产厂家的模块化的仪器总线系统3它集中了智能仪器、个人仪器和启动测试系统的很多纷纭,并且有小型便携、高速数据传输、模块式结构、组建和使用灵活、易于充分发挥计算机效能和标准化程度高等诸多优点。自问世以来得到了迅速的发展和推广。g前,程控领域的两个重要进展一一-IEEE488.2和可程控仪器的标准命令(SCPD都已普遍应用于VXI总线系统。VXI总线做为新一代仪器总线的地位已经确立,乞便已提出多年的虚拟仪器的概念变成现实。预计在21世纪初,VXI总线在测试领域将占主导地位。本标准等同采用VXI总线联
7、合体公布的revson 1. 41992。在排版结构上与1.4版等效,只作编辑位修改e本标准的附录A、附录8、附录C如附录D都是标准的附录。本标准囱中国航天机电集团公司提出。本标准自航天工业总公司七0人所归口a本标准起草单位z北京航天测控技术开发公司、哈尔滨电工仪器仪表研究所。本标准主要起草人z莫全生、张礼勇、毛薪、童子权、孟汉城飞程华彦。E 中华人民共和国国家标准VXI总结系统规范GB(T 18471-2001 VXIbus system specifications 1 VXI总线规范引言本标准规定与VME总线模块仪器兼容的VXHVMEbusExtension for Instrument
8、ation)总线,目的是为设计与系统相兼容的仪器的设计者建立应用标准eVME (VERSA Modular European)忌、线的结构基于20世纪70年代末Motorola68000微处理器。1979年.Motorola公布了墓于68000系统的VERSA总线,其后又公布了多个版本,最后一版公布于1981年7月。与此同时.叉出现了印那电路板的一种新标准(IEC60297-衍,重要欧卡01981年10月,Motorola.Mos把k、Signetics等公司宣布,它们支持一种羞于欧卡豹新总线PVME总线,VME总线规范经历了三次变动,最近一次是1985年4月公布的C.l版本,对应标准为IEE
9、E1014。VME总线具有开放式结构特性,许多厂家提供上千矜VME总线接口板,虽然也有一些用于工业过程控制的VME总线数据采集卡,但大部分接口板卡还是扇子计算机系统的oVME总线仪器模块有大量的需求。虽然频带很宽的VME总线底板也有其他优点,并豆尤其适用于数字化测试和数字信号处理,但采用VME总线接口板的主要写的还在于减小ATE(AutomatedestEquipment)仪器治尺寸。VME总线在仪器上应用的最大困难在于缺乏VME)总线高层标准。1987年春.Colorado Da ta Systems、HP,Racal-Dana、Tek盯oniX和Wavetek的技术代表组成了一个特别委员会
10、,制定了基于VME总线歇卡和其后如IEEE488.2等仪器标准的开放式仪器结构标准。187年7月,这些公司宣布支持VME总线模块化运用仪器结构,称为VXI总线D1.1 生产厂家ID号VXI总线标准提供了在多个VXI总线设备上区别生产厂家前方法,出可通过VME总线(见3.2. 1. 1. 2配置寄存器组)读出的12位生产厂家10号4095)组成。可从VXI;总线联合体得到全部厂家编码,并对公众开放,每个生产厂家都有唯一的一个编码。编码从4095开始烤序排列。1. 2 VXI总线穰述1. 2. 1 引言VXI总线的吕的是建立一个基于VME总线的模块化仪器标准,这个标准对所有的仪器生产厂家开放并且与
11、现有的工业标准兼容。VXI是VME总线对仪器的扩展的缩写,VXl总线规范详细描述了与VXI总线兼容的各部件的技术要求,如机箱、底板、电源和模块。在确定VXI总线结构之前,应该首先熟悉VME总线规范。1. 2. 2 VME总线背景VME总线主要是针对于计算机系统的开放式系统结构,因而在仪器领域很少应用。VME总线模块长为152.4mm(6英寸人高度有两种,101. 6 mm位英寸)和228.6mm(9英寸),VXI总线规范将这阪神尺寸相应定义为A、B尺寸。欧卡标准定义了电路板的事吉磷尺寸,也定义了印制电路板系列以及它们所使用的DI只连续器。VME总线模块间jg为20.32mm(O. 8英寸),A
12、尺寸板连接一个96引凋连接中华人民共和国画家质量监督检验栓在总局纯的-1号24批准2002-03-的实施GBjT 18471-2001 器,称为PLB尺寸板可安装Pl、民两个连接器,每个DlN连接器由三排每排32引冽组成,典型应用为3底板垂直放置,Pl连接器饺子板的上都P由于方向只是安装问题滔不是兼容问题,因而VME总线和VXI总线都没规定物理方向,许多VME总线系统设计成水平安装摇板。VME总线规范最多可连接21个模块,但是,如果在一个标准的482.在mm(l9英寸)机箱中垂直安装,则最多只能安装20个模块。VMEj总线没有另外定义机箱间通信协议,多机箱系统可采用VME总线缓冲(这样损失机箱
13、|町的辛苦宽)或忽路VME总线的层次结构而采用标准数据通信连续,VME总线也没有制定E双C(电磁兼容性)规范如传导、辐射、功率分布限制、桃箱冷却等规范,而将这些遗留给了系统集成离,但VXI总线对这些因素都有严格的定义e虽然VME总线在电气上和逻辑上与680微处理器很相似,但VME总线接口却不只仅仅依赖某些处理器,其适用范围非常大,许多其他类型的处理器也支持VME总线,如80386,许多街单的VME总线板根本不包含处理器。VME总线最小系统只包含Pl连接器,所有挂钩、仲裁、中断信号都在Pl上.P2连接器用来将系统的数据位和地址位扩展至32位。Pl连续器支持16位和24位寻址以及8位和16位数据宽
14、度。A32和D32的其余连线位于自连接器中阔的一排,外销的两排为用户定义,这些未完义的引润丐屑于接口的连接,如允许模块驱动机箱连接器,读写一个嵌入式磁盘驱动器或提供模块闷的通信。VSB(VME总线子系统)是标准子系统总线,该总线在P2连接器上可进行S个模块间的通信。一个VME总线系统中可存在多个VME总线子系统,值得注意的是,由于VXI总线定义的最大子系统为13个模块,在VXI总线系统中也可以存在多个类似于VSB的子系统。1.2.3 VXI J总线扩展VXI总线采用了VME总线定义的Pl连接器和P2连接器的中间一排,其中包括Pl上的5V和主12V电源、P2上的5V电源。VXI总线定义的A、B尺
15、寸模块与VME总线完全兼容,但是.VXI总线在VME总线上附加了适用于仪器始部分,因丽可认为VXI总线在电气结构上是VME总线的超集.在逻辑上是VME总线的子集。1.2.3.1 VXI总线模块VXI总线增加了两种长度为330.2mm(l3英寸的歌卡模块,称为C型、D型尺寸,它们的高分别为228.6mm仔英寸和355.6mm(l4英寸).安装宽度30.48mm(l. 2英寸九欧卡C型尺寸与VME总线B尺寸板高度相同.安装Pl和P2两个连接器,D尺寸板的离度是欧卡尺寸离度的3倍,另外还有P3连接器.30.48皿皿0.2英寸的模块安装宽度可以安装高密度仪器模块,同时也可屏蔽模块的两侧及插入就籍屏蔽。
16、还有一些其他的优点,如可通过在A型、B型板上安装适应器,使它们与其他两种尺寸板兼容。适配器也可通过屏蔽VME总线板的两型号,使其与VXI总线系统实现电磁兼容。1.2.3.2 VXI总线子系统VXI总线系统最多可有256个设备.包括一个或多个子系统,一个VXI总线子系统巧也。槽牵挂最多12个仪器模块组成。P2手P3连接器各弓!掷都给出了定义.13个模埃安装于一个19英寸的标准机箱中,每个摸块宽度为30.48mm,许多VXI系统是出一个机箱和13个模块构成,一般配置是一个白槽模块,其上配有VXI总线定对发生器、V对E总线既要求的系统控制功能、数据通信口,mIEEE 488、RS-232等。稽也可包
17、含巧选仪器,其他结槽用于安装普通模块。一个VXI总线子系统最多可有12个附加插穰.在VXI系统内部,子系统习采用任何方法连接,例如,一个VXI系统出一个。槽和12个模块组成,扩展至另一个机箱,该机箱中有两个0槽,其中一个。槽有与其相连的3个仪器插槽,另一个G槽带有5个仪器插稽和4个不带P2连接器约标准VME总线插槽a1.2. 3. 2. 1 P2连接器定义如上所述.VXI总线定义了P2和P3连接器的所有引掷.P2连接器增加了10MHz ECL时钟、ECL和模拟电源、ECL和TTL触发线、模拟栩如总线、模块识别线、具有菊花链结构的本地总线。触发线作为VXI总线子系统仪器阔的信号资源,本地总线常用
18、于梧邻稽的多模块仪器中。本地总线菊花链2 GBjT 18471-2001 留给生产厂家定义,允许传输多种信号,包括TL、ECL、低电压模拟信号、最大42V的模拟信号。靠近前面板的机械锁键指示本地总线的类型,防止不兼容类型。本地J总线的典型应用包括产生内部模拟总线,或连接处理器的信号,P2连接器上共有24根本地总线信号线、12根信号猿人线、12报信号输出线,这样就形成了与相邻插槽豹12位总线。1.2.3.2.2 P3连接器定义VXI总线P3连接器增加了P2连接器上的格同资源类型,主要是面向更高级的仪器,其中包括100 MHz时钟和同步信号,附加的电源引掷.更多的ECL触发线.本地总线的另外28根
19、线。另外还定义了星形总线.星形总线丐使精确ECL信号通过类似于交叉点开关的。槽传送,这保证了在不考虑模块位置约前提下,在摸块|可进行精确定时触发。1.2.3.3 VXl总线系统体系结构VXI总线设备协议定义了在VME总线地址空间内摸块怎样保证互不冲突。典型情况下一个设备就是一个模块,但这也并不一定,在一个模块上可有几个设备,一个设备也可由几个模块构成。一个VXI系统中巧有25岳个设备,其逻辑地址从0-255.VXl)总线系统定义了A16、64K地址空间的高16 K空间,在这个空闽中,每个设备保证有64个字舍,这对许多简单仪器已足够了。如果设备需要更大的空间,可在A16地址空间定义的寄存器中指明
20、所需地址空阔数目,在加电后.资源管理器读出该筐,然后在设备的偏移寄存器中写入新的VME总线地址,满足其要求的地址空闷,这种方法将设备额外所需的存储空间定位于A24(l6汉字节或A32(4G字节地蛙空间中。如果在系统中使用了VME总线插卡,资源管理器必须将VXI总线设备定位于标准VME总线插卡所用约地址空间附近。高层通信允许更多的生产厂家享有接口模块和其他设备。1.2.3.4 VXI总线规范构成在结构上.VXI总线规范与VME总量是规范C.l版本始大部分内容平行,其中一些章条的名称与V:IiIE总线规范的章条名称稻间,其他部分殷务于主题而并不局限于VME总线规范.VXI总线规范不仅仅只包含与VX
21、I总线一致的规烈,也包含设计的提示、建议等。规则、推荐、建议和注意的格式与VME总线规范相同。使用者在有了一定经验后可以相应地忽略一些部分a1.3 文件构成本标准按章条组织,每一章条讨论系统实现的特定射极互独立的内容,在与其他标准格并行的部分忧nV:IiIE总线模范绘出了对应的编号,在最后绘出了包括分类和扩展信息的附录。1.4 规范的目标本标准定义了一组规则和推荐内容,用以梅成与VXI总线的接口。规范包括了从简单的基本硬件设计,如板的尺寸,到推荐的通信协议。本标准的目标如下zd允许设备向以明确的方式通信,机有助于减小标准堆叠式仪器系统部尺寸sc)通过使用功能相似的通用接口,使得在测试系统集成中
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