學(xué)習(xí)課件PPT計算機(jī)輔助測試-VXI總線.ppt

vxi總線接口技術(shù) vxibus是vme總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展 vmebusextensionforinstrumentation 1987年4月 美國coloradodatasystems hewlett packard racal danainstruments tektronix和wavetek等五家著名儀器公司求同存異 組成vxi總線聯(lián)合體 vxibusconsortiuminc 提出vxibusrev 1 3規(guī)范文件 1992年9月17日美國ieee p1155采納vxibusrev 1 4作為ieee工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)的基本文件 1993年9月22日成立vxi即插即用系統(tǒng)聯(lián)盟 vxiplug playsystemalliance 該聯(lián)盟由nationalinstruments genrad racalinstruments tektronix和wavetek五家公司發(fā)起 提出vpp規(guī)范文件 第一節(jié)vxi模塊與主機(jī)箱 一 vxi系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)如圖3 1所示 一個典型的vxi系統(tǒng)主要由vxi機(jī)箱 vxi模塊 插件 計算機(jī)及顯示器等幾部分組成 第一節(jié)vxi模塊與主機(jī)箱 二 vxi模塊vxi總線測試系統(tǒng)的最小物理單元是組件模塊 assemblymodule 如圖3 2所示 它由帶電子元件和連接器的組件板 前面板和任選的屏蔽殼組成 模塊有a b c d四種規(guī)格 第三章圖集 第一節(jié)vxi模塊與主機(jī)箱 三 vxi主機(jī)箱組件模塊的機(jī)械載體是主機(jī)箱 mainframe 與模塊尺寸類型相適應(yīng) 主機(jī)箱也有a b c d四種尺寸可選擇 模塊互連載體是主機(jī)箱的背板 backplake 背板與模塊之間通過總線連接器銜接 三個96芯的連接器j1 j2 j3 模塊上的連接器對應(yīng)為p1 p2 p3 vxi規(guī)定 一個主機(jī)箱最多有13個 0 12號 槽位 其中0號槽比較特殊 位于機(jī)箱的最左邊或最底部 vxi主機(jī)箱還為系統(tǒng)提供適合儀器工作要求的公用電源 冷卻和電磁屏蔽環(huán)境條件 第一節(jié)vxi模塊與主機(jī)箱 圖3 3 第二節(jié)vxi總線信號線 一 vxi總線的組成vxi總線是模塊間信號的載體 在vme總線基礎(chǔ)上擴(kuò)展了一些適應(yīng)儀器特殊要求的信號線后形成的 其組成如圖3 4 a 所示 從功能上看 vxi總線定義的信號可分為以下幾類 vme計算機(jī)總線 儀器要求的信號線 第二節(jié)vxi總線信號線 第二節(jié)vxi總線信號線 二 vme計算機(jī)總線1 數(shù)據(jù)傳輸總線 dtb dtb由總線主模塊控制 用于主 從模塊之間傳遞數(shù)據(jù)和狀態(tài) 識別信息 分為尋址線 數(shù)據(jù)線和控制線 2 dtb仲裁總線vme總線支持多處理器的分布式系統(tǒng) 仲裁總線用來解決多個主模塊爭奪dtb總線使用權(quán)的問題 防止總線沖突 3 優(yōu)先中斷總線供vme總線系統(tǒng)的中斷器 interrupter 和中斷處理器 interrupthandler 之間進(jìn)行中斷請求和中斷認(rèn)可使用 4 公用總線為系統(tǒng)提供時鐘 系統(tǒng)初始化及故障檢測等功能 第二節(jié)vxi總線信號線 三 vxi增加的信號線為適應(yīng)高速 高性能儀器組件模塊的需要 vxi在保留vme系統(tǒng)總線的基礎(chǔ)上 新定義了一些面向儀器應(yīng)用的信號線 這些新定義的信號線位于p2和p3連接器上 包括 模塊識別線 檢測特定位置上的模塊的是否存在 時鐘和同步線 clk10和clk100 syn100 儀器觸發(fā)線 ttl ecl和starx和stary星形觸發(fā)線 模擬相加線 sumbus是vxi背板上的模擬相加結(jié)點(diǎn) 局部總線 用于兩者之間高速通信 lbus數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250mbps和1gbps 電源線 5v 12v是vme標(biāo)準(zhǔn) 24v是為模擬電路設(shè)計的 5v 2v和 2v 第三節(jié)vxi器件 一 vxi器件組成與分類1 器件模型vxi模塊功能和電路千差萬別 但從vxi系統(tǒng)組建和管理角度看 它們都是vxi系統(tǒng)最基本和最低層的邏輯單元 通稱vxi器件 device 圖3 12描述了一個vxi器件的功能和邏輯組成 該模型和器件所支持的通信協(xié)議相聯(lián)系 大致包括四個層次 連接層 由物理層協(xié)議規(guī)定的連接器和總線接收 發(fā)送器 以保證器件與主機(jī)箱背板在機(jī)械和電氣上相容 數(shù)據(jù)傳輸層 實(shí)現(xiàn)包括原vmebus規(guī)范在內(nèi)的vxi總線定義的信號線及相應(yīng)的接口功能 器件操作區(qū) 用來支持系統(tǒng)的組態(tài) 通信和操作控制 它由vxi總線規(guī)范定義的一組標(biāo)準(zhǔn)組態(tài) 操作寄存器實(shí)現(xiàn) 器件特定測試功能區(qū) 完全由器件設(shè)計者定定義 但可能支持ieee488 2和scpi規(guī)范 第三節(jié)vxi器件 圖3 12vxi總線器件的模型 第三節(jié)vxi器件 2 器件分類器件之間的基本操作是信息傳輸 根據(jù)通信能力 vxi總線器件分為四類 寄存器器件 僅具有只支持寄存器直接讀 寫協(xié)議最基本能力 一般只配置vmebus的從模塊功能 存儲器器件 是包含一定的存儲器器件特征的 類似寄存器器件的vxi總線器件 消息型器件 是具有較高級通信能力的器件 這類器件設(shè)置了一組可以由其它模塊訪問的 通信寄存器 使該器件可通過某種特定的通信協(xié)議 如vxi總線字串行協(xié)議 與系統(tǒng)中的其它器件進(jìn)行通信 擴(kuò)展器件 是為vxi未來發(fā)展而定義的 第三節(jié)vxi器件 二 配置寄存器vxi總線器件的寄存器分為兩大部分 配置 組態(tài) 寄存器和操作寄存器 地址分配如圖3 13所示 其中 器件類別相關(guān)的寄存器 隨器件類型而異 器件相關(guān)的寄存器 完全由器件設(shè)計者定義 配置寄存器 共定義了六個配置寄存器 這些寄存器都是16位的 所有vxi總線器件都必須配備 其功能定義如圖3 14所示 第三節(jié)vxi器件 圖3 13器件寄存器地址分配圖 第三節(jié)vxi器件 圖3 14器件配置寄存器功能定義圖 第三節(jié)vxi器件 三 器件類別相關(guān)的寄存器器件類別相關(guān)的寄存器隨器件類型不同定義不同 下面分述如下 寄存器器件 vxi規(guī)范沒有對所有寄存器器件定義與器件類別相關(guān)的寄存器 消息型器件 定義了一組標(biāo)準(zhǔn)通信寄存器 以支持vxi總線系統(tǒng)較高級的通信協(xié)議 其中 協(xié)議寄存器 響應(yīng)寄存器和數(shù)據(jù)低寄存器是所有消息型器件必備的 存儲器器件 定義了一個特征寄存器 是只讀寄存器 用來存放存儲器器件的一些重要特征 擴(kuò)展器件 定義為 子類和子類相關(guān)寄存器 以便適應(yīng)新一類的vxi總線器件 第四節(jié)vxi系統(tǒng)的通信協(xié)議 一 通信層次劃分vxi總線系統(tǒng)的通信協(xié)議分若干層次 由器件的不同硬件和軟件提供支持 如圖3 17所示 vmebus的讀 寫 中斷周期等操作 vxi總線系統(tǒng)最低層的通信協(xié)議 中斷通信協(xié)議 指從者具有請求中斷周期 向其命令者傳送狀態(tài) 識別字 status id 表明它出于何原因請求中斷的一種能力 字串行協(xié)議 受通信寄存器支持的 消息型器件必須執(zhí)行的 命令者 從者器件間通信應(yīng)該恪守的標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)程 共享存儲器協(xié)議 允許兩個非命令者 從者關(guān)系的 在同一種水平上的器件通過存儲器塊進(jìn)行雙向通信 vxi儀器通信協(xié)議 器件執(zhí)行某些公共的測試操作命令 第四節(jié)vxi系統(tǒng)的通信協(xié)議 圖3 17vxi總線系統(tǒng)的通信層次 第四節(jié)vxi系統(tǒng)的通信協(xié)議 二 字串行通信協(xié)議1 傳送控制方式字串行通信協(xié)議 是指命令者將命令 數(shù)據(jù)以串行方式向從者的某一固定寄存器單元 如數(shù)據(jù)寄存器 進(jìn)行傳送的通信控制協(xié)議 用于消息型命令者與消息型從者之間傳輸vxi字串行控制命令或數(shù)據(jù) 該協(xié)議推薦了兩種傳送控制方式 正常傳送方式 ntm 是一種軟件查詢非定時異步傳送方式 數(shù)據(jù)傳送進(jìn)程由響應(yīng)寄存器的有關(guān)位進(jìn)行控制 快速掛鉤方式 fhs 是用從者的dtack 和berr 信號線狀態(tài)強(qiáng)制定時的同步字串行序列傳送 第四節(jié)vxi系統(tǒng)的通信協(xié)議 2 字 長字 擴(kuò)展長字串行傳送字串行通信有三種形式 字串行 長字串行和擴(kuò)展長字串行 數(shù)據(jù)寬度分別為16位 32位和64位 3 字節(jié)傳送協(xié)議字節(jié)傳送協(xié)議是命令者和從者之間傳輸8位數(shù)據(jù) 借助 字節(jié)有效 和 字節(jié)請求 兩個字串行命令完成 4 消息型器件可響應(yīng)的字串行命令為了統(tǒng)一消息型器件在vxi總線系統(tǒng)運(yùn)行中的行為規(guī)范 定義了29條不同能力消息型器件應(yīng)選擇響應(yīng)的字串行命令 如表3 8所示 組態(tài)命令 6 正常操作命令 7 狀態(tài)無關(guān)命令 16 第四節(jié)vxi系統(tǒng)的通信協(xié)議 三 vxi儀器的基本操作協(xié)議vxi總線規(guī)范在比系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更高的別級上 定義了反映測試儀器特征的vxi儀器設(shè)計規(guī)則 這就是vxi儀器協(xié)議 所謂vxi儀器 就是指支持字串行通信協(xié)議 執(zhí)行表3 8列出的 正常操作命令 接受vxi總線接口器件 如ieee488 vxi接口 控制的消息型器件 vxi儀器協(xié)議的傳輸如圖3 18所示 第四節(jié)vxi系統(tǒng)的通信協(xié)議 圖3 18vxi總線儀器協(xié)議 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi接口器件 vxi儀器可選的命令 triggerreadstbsetlockclearlock vxi儀器要求的命令 byterequestbyteavailableclear vxi儀器可選的信號 requesttruerequestfalse vxi儀器 第四節(jié)vxi系統(tǒng)的通信協(xié)議 1 命令者到儀器的數(shù)據(jù)字節(jié)傳送 利用 字節(jié)有效 命令 按字節(jié)傳送協(xié)議 2 儀器到命令者的數(shù)據(jù)字節(jié)傳送 命令者傳送 字節(jié)請求 字串命令給儀器 3 清除vxi總線儀器 清除輸入 輸出序列緩沖器 4 觸發(fā)vxi總線儀器 5 本地封鎖 6 服務(wù)請求操作 支持 請求真 rt 和 請求假 rf 7 串行查詢操作 可選擇執(zhí)行 讀stb 命令 第五節(jié)vxi測試系統(tǒng) 一 vxi系統(tǒng)共用資源vxi總線規(guī)范規(guī)定 系統(tǒng)共用資源器件用于總線系統(tǒng)資源管理 第一是0號槽服務(wù)器件 它在物理連接層向系統(tǒng)提供共用資源 第二稱為資源管理器 它提供系統(tǒng)的邏輯組態(tài)和管理服務(wù) 第五節(jié)vxi測試系統(tǒng) 1 0號槽服務(wù)器件0號槽器件向vxi總線系統(tǒng)的1 12號槽提供共用資源 其邏輯組成和主要功能可歸納為以下幾點(diǎn) 系統(tǒng)時鐘功能模塊 提供sysclk 16mhz clk10 clk100和syn100時鐘和同步信號 starx和stary星形觸發(fā)線程控組合矩陣 系統(tǒng)復(fù)位等管理模塊 sysreset acfail 和sysfail 信號 模塊識別功能模塊 驅(qū)動和接收modid00 modid12線 第五節(jié)vxi測試系統(tǒng) 2 資源管理器是提供總線系統(tǒng)組態(tài)和管理服務(wù)的vxi器件 一個資源管理器必須是具有命令者能力的消息型器件 其邏輯地址為0 通常也提供0號槽服務(wù) 資源管理器按其組態(tài)能力可分為靜態(tài) sc staticconfiguration 資源管理器和動態(tài) dc dynamicconfiguration 資源管理器 sc資源管理器為系統(tǒng)提供6種組態(tài)服務(wù)功能 通常在系統(tǒng)上電時執(zhí)行 1 識別系統(tǒng)中所有的vxi總線器件 2 管理系統(tǒng)自測試和診斷序列 3 配置系統(tǒng)的a24和a32地址空間 第五節(jié)vxi測試系統(tǒng) 4 配置系統(tǒng)的命令者 從者層級 5 分配vme總線的irq線 6 啟動正常系統(tǒng)操作 第五節(jié)vxi測試系統(tǒng) 推薦了幾種典型的用戶測試系統(tǒng)的構(gòu)成形式 圖3 19典型的vxi總線測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 二 vxi系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu) 第五節(jié)vxi測試系統(tǒng) 三 vxi系統(tǒng)的控制計算機(jī)及接口需要測試控制計算機(jī)來運(yùn)行用戶測試應(yīng)用程序 控制系統(tǒng)的總線操作 測試操作和數(shù)據(jù)處理 測試控制計算機(jī)可分為內(nèi)嵌式和外接式兩種 1 內(nèi)嵌式測試控制計算機(jī)內(nèi)嵌式測控計算機(jī)是按vxi總線規(guī)范設(shè)計的計算機(jī)模塊 插入主機(jī)箱的 個槽位的空間 對內(nèi)嵌式測控控制器 計算機(jī) 的要求是 1 與vme總線和高性能的vxi儀器總線相容 2 支持vme周期操作和vxi總線字串行通信協(xié)議 3 具有 號槽服務(wù)和vxi總線系統(tǒng)資源管理能力 4 還需提供通用計算機(jī)的能力 第五節(jié)vxi測試系統(tǒng) 2 外接測試控制計算機(jī)接口外接一臺通用計算機(jī)作為vxi系統(tǒng)的測試控制控制計算機(jī)是多數(shù)用戶的選擇 但通用計算機(jī)不能直接和vxi系統(tǒng)總線相連 因此必須設(shè)計專用的接口轉(zhuǎn)換模塊 如圖3 20所示 通過設(shè)計這樣的接口轉(zhuǎn)換模塊 計算機(jī)原則上可以使用任何通信或儀器總線實(shí)現(xiàn)與vxi總線的信息交換 如gpib rs232 usb ieee1394 lan等 在目前vxi測試系統(tǒng)應(yīng)用中 廣泛采用的外計算機(jī)接口有以下幾種 gpib vxi接口 vxi mxi接口 1394 vxi接口 第五節(jié)vxi測試系統(tǒng) 圖3 20外接測試控制計算機(jī)與vxi系統(tǒng)的連接 其它模塊式儀器總線 模塊式儀器總線還有很多 camac 個人儀器 總線 at