VXI总线教学讲解课件.ppt

1、VXIVXI总线总线VXI系统概述系统概述VXI总线总线VXI总线系统的机电结构总线系统的机电结构VXI总线仪器总线仪器VXI总线控制器和接口板总线控制器和接口板通信规程简介通信规程简介VXI系统的软件结构系统的软件结构具有多种功能具有多种功能VXI总线系统的集成总线系统的集成 采用采用VXIbus技术设计的卡式仪器系统技术设计的卡式仪器系统称为称为VXI（VME bus Extensions for Instrumentation)仪器。仪器。VXIbus系统标准是在系统标准是在1987年提出的，年提出的，是在全世界完全开放的。是在全世界完全开放的。VXIbus是是VMEbus在仪器领域的扩

2、展。在仪器领域的扩展。VMEbus是一种工业微机的总线标准，它参考是一种工业微机的总线标准，它参考了了Motorola公司一种称为公司一种称为Versabus的通用总线的通用总线和一种称为欧式卡的模块式插入结构，是一种主要和一种称为欧式卡的模块式插入结构，是一种主要用于微机和数字系统的总线标准用于微机和数字系统的总线标准(IEEE1014)，使用也比较广泛。使用也比较广泛。但是但是VMEbus没有考虑仪器的特点。例如它没有考虑仪器的特点。例如它的模块尺寸比较小，对一些仪器不适用或不便于屏的模块尺寸比较小，对一些仪器不适用或不便于屏蔽，也没有考虑仪器需要的多种电源，触发和产生蔽，也没有考虑仪器需

3、要的多种电源，触发和产生模拟信号等问题。模拟信号等问题。VXI系统最多可以包含系统最多可以包含256个器件，每个器件，每个器件都是具有唯一逻辑地址的单元。个器件都是具有唯一逻辑地址的单元。VXIbus系统允许有系统允许有A，B，C，D四种四种尺寸的模块，并把模块插入特制的主机箱内尺寸的模块，并把模块插入特制的主机箱内各槽中，系统组建者可以灵活方便的插放或各槽中，系统组建者可以灵活方便的插放或更换模块，随时构成所需的各种测试系统。更换模块，随时构成所需的各种测试系统。对该系统的控制和管理可以通过主机箱外的对该系统的控制和管理可以通过主机箱外的控者或嵌入主机箱内的控者实现。当采用外部控控者或嵌入主

4、机箱内的控者实现。当采用外部控者时，通过者时，通过GPIB，RS-232C，多总线扩展总线多总线扩展总线(MXIbus)，局域网或局域网或VMEbus等多种总线连接，等多种总线连接，并并通过通过0号槽插件与号槽插件与VXIbus交换信息交换信息。另外，主。另外，主机箱除了提供插槽和印制了机箱除了提供插槽和印制了VXIbus的背板外，的背板外，还统一提供了系统所需要的电源和冷却系统及电还统一提供了系统所需要的电源和冷却系统及电磁兼容性，一个磁兼容性，一个VXI总线系统可以包括一至数个总线系统可以包括一至数个子系统。子系统。0号槽模块号槽模块1至至12号槽模块号槽模块P连接器连接器A尺寸尺寸B尺寸

5、尺寸C尺寸尺寸D尺寸尺寸外部计算机外部计算机RS232，MXIGP-IBVXI总线的基础总线的基础 -HP-IB和和VME总线总线VXI总线扩展总线扩展VXI总线种类总线种类VXI总线特点总线特点VXI与与PXI的取舍的取舍 HP-IB总线总线 VME总线总线HP-IBHP-IB总线总线 1965 1965年年,惠普公司惠普公司(Hewlett-Packard)Hewlett-Packard)设计了惠设计了惠普接口总线普接口总线HP-IBHP-IB，用于连接惠普的计算机和可编程用于连接惠普的计算机和可编程仪器。由于其高转换速率仪器。由于其高转换速率(通常可达通常可达1 1Mbytes/s),M

6、bytes/s),这这种接口总线得到普遍认可，并被接收为种接口总线得到普遍认可，并被接收为IEEEIEEE标准标准488-488-19751975和和ANSI/IEEEANSI/IEEE标准标准488.1-1987488.1-1987。后来，。后来，GPIB(General-Purpose Interface Bus)GPIB(General-Purpose Interface Bus)比比HP-IBHP-IB的名的名称用得更广泛。称用得更广泛。ANSI/IEEEANSI/IEEE 488.2-1987 488.2-1987加强了原加强了原来的标准，精确定义了控制器和仪器的通讯方式。可来的标准

7、，精确定义了控制器和仪器的通讯方式。可编程仪器的标准命令编程仪器的标准命令(Standard Commands for Standard Commands for Programmable Instruments,SCPI)Programmable Instruments,SCPI)采纳了采纳了IEEE488.2IEEE488.2定义的命令结构定义的命令结构,创建了一整套编程命令。创建了一整套编程命令。VME bus国际标准为国际标准为IEEEP1014，最初由美国最初由美国Motorola公司于公司于1981年年10月月提出，当时主要针对提出，当时主要针对16位和位和32位微处理器位微处理器

8、而设计的。该总线是异步和多路复用的。支而设计的。该总线是异步和多路复用的。支持持32位数据传输位数据传输和和24位地址范围位地址范围(16M字字节节)。它还通过总线仲裁，支持多达。它还通过总线仲裁，支持多达 4个处个处理器的真正理器的真正多处理器运行多处理器运行。由于。由于VMEbus具具有开放式系统结构，受到许多厂家的欢迎。有开放式系统结构，受到许多厂家的欢迎。四种插板四种插板：系统控制板，系统控制板，CPU板，存储器和板，存储器和 I/O板板四种信号线四种信号线：数据传输总线数据传输总线 仲裁总线仲裁总线 中断总线中断总线 公用总线公用总线系统系统控制板控制板CPU板板存储器存储器板板I/

9、O板板P连接器连接器数据传输总线数据传输总线优先中断总线优先中断总线公用总线公用总线VMEbus系统的功能模块和总线系统的功能模块和总线连接器连接器DTB仲裁总线仲裁总线1.数据总线数据总线(D00D31)2.地址总线地址总线(A01A31)3.地址修改线地址修改线(AM0 AM5)4.读读/写线写线(WRITE*)5.中断应答线中断应答线(IACK*)6.地址选通线地址选通线(AS*)7.数据选通线数据选通线(DS0 DS1)8.长字线长字线(LWORD*)9.数据传输应答线数据传输应答线(DTACK*)10.总线错误线总线错误线(BEER*)1.总线请求总线请求(BR0*BR3*)2.总线

10、允许输出总线允许输出(BG0OUT*BG3OUT)3.总线允许输入总线允许输入(BG0IN*BG3IN*)4.总线忙总线忙(BBSY*)5.总线清除总线清除(BCLR*)1)中断请求中断请求(IRQ1*IRQ7*)2)中断应答中断应答(IACK*)3)中断应答输入中断应答输入(IACKIN*)4)中断应答输出中断应答输出(IACKOUT*)1)系统时钟系统时钟(SYSCLK)2)系统复位系统复位(SYSRST*)3)序列数据线序列数据线(SERDAT*)4)序列时钟线序列时钟线(SERCLK)5)交流故障交流故障(ACFAIL*)6)系统故障系统故障(SYSFAIL*)VXI总线逻辑上可分为总

11、线逻辑上可分为8组总线和组总线和若干保留的引脚。这些总线位于若干保留的引脚。这些总线位于VXI总总线背板，其中全局总线由所有线背板，其中全局总线由所有VXI总线总线模块共享；特殊总线从模块共享；特殊总线从0槽模块一对一地槽模块一对一地接到其他模块；专用总线是相邻模块之接到其他模块；专用总线是相邻模块之间的局部总线。间的局部总线。VXI总线模块与连接器总线模块与连接器VXI总线主机箱总线主机箱VXI总线的屏蔽与冷却总线的屏蔽与冷却VXI总线系统电源总线系统电源VXI总线模块有四种标准尺寸总线模块有四种标准尺寸DCBAA10X16cmB23X16cmC23X34cmD36X34cmDCBAP1P2

12、P3 系统工作系统工作点点主机箱冷却曲主机箱冷却曲线线模块气阻曲模块气阻曲线线最低工作点最低工作点 VXI总线系统中的电源是以稳压直流电总线系统中的电源是以稳压直流电压送到背板上，流经任何连接器上各插脚的压送到背板上，流经任何连接器上各插脚的额定电流必须满足系统内温升的要求，在额定电流必须满足系统内温升的要求，在55摄氏度的环境下，每个引脚电流限制在摄氏度的环境下，每个引脚电流限制在1A时，时，VME总线的连接器仍能工作。由主机箱总线的连接器仍能工作。由主机箱电源供给的任何电压，主机箱最大额定电流电源供给的任何电压，主机箱最大额定电流必须符合一定的最大允许电压变化和最大允必须符合一定的最大允许

13、电压变化和最大允许直流负载纹波的要求。许直流负载纹波的要求。VXIbus共有共有8种总线：种总线：VME计算机总线计算机总线 时钟和同步总线时钟和同步总线 星形总线星形总线 触发总线触发总线 本地总线本地总线 模拟和总线模拟和总线 模块识别总线模块识别总线 电源线电源线 开放的标准开放的标准 高速数据吞吐量高速数据吞吐量 ：40 40MB/s MB/s 对比于对比于HP-IBHP-IB的的1 1MB/sMB/s灵活性灵活性测试仪器的小型化测试仪器的小型化低成本低成本规范化：规范化：VXI plug&play VXI plug&play标准标准高可靠性高可靠性 VXIbus系统在系统在VMEbu

14、s系统系统的基础上扩展了不少总线，的基础上扩展了不少总线，P1连接连接器与器与VMEbus完全相同，对完全相同，对P2连接连接器的引脚作了扩展，并定义了器的引脚作了扩展，并定义了P3连连接器。与接器。与VMEbus的明显差别是的明显差别是VXIbus的的P2，P3连接器对连接器对0号槽号槽与对与对112槽的定义不完全相同或槽的定义不完全相同或基本不同。基本不同。VXIbus系统扩展总线分成系统扩展总线分成时钟总时钟总线线，星形和触发总线星形和触发总线，本地总线本地总线，模模拟和总线拟和总线，模块识别线模块识别线和和电源线电源线。时钟和同步总线：时钟和同步总线：通过通过P2连接器提供连接器提供1

15、0MHz时钟时钟CLK10，通过通过P3连接器提供连接器提供100MHz时钟时钟CLK100，它它们源自们源自0号槽模块而发至号槽模块而发至1-12号槽模块。号槽模块。P3上上还有一种同步信号还有一种同步信号SYNC100，它用来使多个器它用来使多个器件相对于件相对于CLK100的上升沿同步，以便在模块间的上升沿同步，以便在模块间提供非常准确的时间配合。时钟信号和同步信号提供非常准确的时间配合。时钟信号和同步信号都是从都是从0号槽模块点对点单独传至其他各槽，并号槽模块点对点单独传至其他各槽，并在背板上被单独缓冲以提供模块间高水平的隔离。在背板上被单独缓冲以提供模块间高水平的隔离。模块识别线：模

16、块识别线：模块识别线模块识别线MODID用来检测模块的存在并用来检测模块的存在并指示它的物理位置。指示它的物理位置。0号槽的号槽的P2连接器可引出连接器可引出MODID 01-12共共12条信号线。若槽中存在模条信号线。若槽中存在模块，模块识别线经过下拉电阻接地可判别槽中是块，模块识别线经过下拉电阻接地可判别槽中是否插入了模块，检测结果也可以通过槽口识别灯否插入了模块，检测结果也可以通过槽口识别灯或其他方法指示。或其他方法指示。TTL，ECL 及星形触发线：及星形触发线：为了适应仪器的触发定时和消息传递的要求，为了适应仪器的触发定时和消息传递的要求，VXIbus设定了设定了TTL，ECL及星形

17、触发线。其及星形触发线。其中前两种的每条触发线上连着各槽的模块，信号中前两种的每条触发线上连着各槽的模块，信号在背板的两个端点之间逐次传递，而星形总线从在背板的两个端点之间逐次传递，而星形总线从0号槽直接连向其他各槽，构成星形连接。号槽直接连向其他各槽，构成星形连接。PXI(PCI Extension of Instrumentation)总线是以总线是以PCI计算机局部总线计算机局部总线(IEEE1014-1987标标准准)为基础的模块仪器结构，目标是在为基础的模块仪器结构，目标是在PCI总线基础上总线基础上提供一种技术优良的模块仪器标准。提供一种技术优良的模块仪器标准。PXI模块机械尺模块

18、机械尺寸与寸与VXI相似，相似，PXI规范也定义了一个包括电源系统、规范也定义了一个包括电源系统、冷却系统和安插模块槽位的一个标准机箱。冷却系统和安插模块槽位的一个标准机箱。PXI在机在机械结构方面与械结构方面与Compact PCI的要求基本相同，采用的要求基本相同，采用了了ANSI310-C、IEC-297和和IEEE1101.1等在工等在工业环境下具有很长应用历史的业环境下具有很长应用历史的Eurocard规范，支持规范，支持3U和和6U两种模块尺寸，它们分别与两种模块尺寸，它们分别与VXIbus的的A尺寸尺寸和和B尺寸相同。尺寸相同。PXI总线规范是在总线规范是在PCI规范的基础上发展

19、而来规范的基础上发展而来的，它具有的，它具有PCIbus的性能和特点，包括的性能和特点，包括32/64位数据传输能力以及分别高达位数据传输能力以及分别高达132MB/s和和264MB/s的数据传输速度，另外还支持的数据传输速度，另外还支持PCI-PCI桥路扩展和即插即用。桥路扩展和即插即用。PXI在保持在保持PCI总线所总线所有这些优点的前提下增加了专门的系统参考时钟，有这些优点的前提下增加了专门的系统参考时钟，触发总线，星形触发线和模块间的局部总线，以此触发总线，星形触发线和模块间的局部总线，以此来满足高精度的定时和同步与数据通信要求。来满足高精度的定时和同步与数据通信要求。如果从性能上考虑

20、，如果从性能上考虑，PXI是当然之选，它不但传是当然之选，它不但传输速率较高，价格也相对较低。但是一个输速率较高，价格也相对较低。但是一个PXI机箱最机箱最多只有多只有7 7个插槽可插通用模块，不能满足需要；与此个插槽可插通用模块，不能满足需要；与此相比，相比，1313槽槽C尺寸尺寸VXI机箱能提供给设计者机箱能提供给设计者1212槽位置，槽位置，一般不用通过机箱级联就能满足实际需要了，而且，一般不用通过机箱级联就能满足实际需要了，而且，C尺寸的尺寸的VXI模块比模块比3 3U或或6 6U尺寸的尺寸的PXI模块能够集模块能够集成更多的功能。设计系统方案时，首先要对系统进行成更多的功能。设计系统

21、方案时，首先要对系统进行功能分解，使单个模块的功能相对独立，同时又能灵功能分解，使单个模块的功能相对独立，同时又能灵活地组建系统。活地组建系统。通常一个仪器将占据一块通常一个仪器将占据一块VXI总线模块，总线模块，但也允许在一个模块上实现多个仪器和一个但也允许在一个模块上实现多个仪器和一个仪器占据多个模块。在系统中，每个仪器都仪器占据多个模块。在系统中，每个仪器都有唯一的逻辑地址。仪器可以是计算机，万有唯一的逻辑地址。仪器可以是计算机，万用表，多路开关，振荡器，人机接口和计数用表，多路开关，振荡器，人机接口和计数器等等。根据器等等。根据VXI总线仪器支持的通信协议总线仪器支持的通信协议的能力可

22、将它分为的能力可将它分为4类。类。VXIVXI总线仪器总线仪器 混合仪器混合仪器 非非VXIVXI总线仪器总线仪器 消息基仪器消息基仪器存储器仪器存储器仪器扩展仪器扩展仪器寄存器基仪器寄存器基仪器CPUCPU仪器仪器人机接口人机接口?A16A16寄存器基仪器寄存器基仪器A14/A24A14/A24A16/A32A16/A32寄存器基仪器寄存器基仪器VMEVME总线仪器总线仪器 资源管理者资源管理者 支持支持VXI配置和通信协议。这一类仪器配置和通信协议。这一类仪器支持包括具有命令者和命令基从者原件的仪支持包括具有命令者和命令基从者原件的仪器。器。消息基仪器是具有通信能力的本地智能消息基仪器是具

23、有通信能力的本地智能仪器仪器，如，如：数字式万用表，频谱分析仪，：数字式万用表，频谱分析仪，显示控制器，显示控制器，IEEE 488-VXI总线接口仪总线接口仪器，开关控制器等。器，开关控制器等。消息基仪器在高层次上用消息基仪器在高层次上用ASCII字符字符进行通信，与这种仪器十分相似的是独立的进行通信，与这种仪器十分相似的是独立的HP-IB仪器，它非常容易组装成仪器，它非常容易组装成VXI总线总线系统系统。它用一种意义明确的。它用一种意义明确的“字串行协议字串行协议”规则进行通信，这种异步协议定义了在仪器规则进行通信，这种异步协议定义了在仪器之间传送命令和数据所需的挂钩要求。之间传送命令和数

24、据所需的挂钩要求。要获得这种使用方便性，需做出两种折衷要获得这种使用方便性，需做出两种折衷方案。第一，实施串行协议所需的通信接口是方案。第一，实施串行协议所需的通信接口是很复杂的，这就意味着它比寄存器基仪器的通很复杂的，这就意味着它比寄存器基仪器的通信接口要在电路板上占用更多的位置。因此消信接口要在电路板上占用更多的位置。因此消息基仪器总要比相等的寄存器基仪器贵得多。息基仪器总要比相等的寄存器基仪器贵得多。此外，由于多占用的空间用于通信，而不是用此外，由于多占用的空间用于通信，而不是用于测量电路，它一般都装在于测量电路，它一般都装在C尺寸或尺寸较大尺寸或尺寸较大的模块上。第二，器件之间的通信速

25、度较低，的模块上。第二，器件之间的通信速度较低，大致与大致与HP-IB的通信速度差不多。的通信速度差不多。具有配置寄存器，并且包含一定的存具有配置寄存器，并且包含一定的存储器仪器的特征，如：存储器类型和存取储器仪器的特征，如：存储器类型和存取时间等。但不具有时间等。但不具有VXI总线定义的其他寄总线定义的其他寄存器或通信协议。如磁泡存储器，存器或通信协议。如磁泡存储器，RAM/ROM插件卡。插件卡。寄存器基器件是只有基本配置寄存器的寄存器基器件是只有基本配置寄存器的VXI总线器件，总线器件，它的通信情况极像它的通信情况极像VME总线仪器，是在低层次上用二进总线仪器，是在低层次上用二进制信息编制

26、程序的。制信息编制程序的。它的它的明显优点在于速度明显优点在于速度-寄存器基仪器完全是在直寄存器基仪器完全是在直接硬件控制这一层次上进行通信的，这种高速通信可以使接硬件控制这一层次上进行通信的，这种高速通信可以使测试系统吞吐量大大提高。但不要认为寄存器基器件是非测试系统吞吐量大大提高。但不要认为寄存器基器件是非常简单的仪器，比如说模数转换器，可以用低级二进制命常简单的仪器，比如说模数转换器，可以用低级二进制命令与其他仪器进行通信，也可能拥有一个内部微处理器，令与其他仪器进行通信，也可能拥有一个内部微处理器，用以进行复杂的测量控制和自诊断。用以进行复杂的测量控制和自诊断。另一优点是该另一优点是该

27、接口非常简单，体积小、成本低接口非常简单，体积小、成本低。寄存器基仪器非常适用于简单的插卡，如开寄存器基仪器非常适用于简单的插卡，如开关，多路转换器，基本数模转换器等等。关，多路转换器，基本数模转换器等等。用户愿意使用价格低廉的寄存器基模块，但用户愿意使用价格低廉的寄存器基模块，但却不想用低级二进制命令来编制这种模块程序。却不想用低级二进制命令来编制这种模块程序。VXI总线以一种叫做命令者和受令者的概总线以一种叫做命令者和受令者的概念来解决这一问题。一种包含有智能的仪器可以念来解决这一问题。一种包含有智能的仪器可以用来操纵寄存器基仪器，它被配制成寄存器基仪用来操纵寄存器基仪器，它被配制成寄存器

28、基仪器的命令者。向命令者发送高级器的命令者。向命令者发送高级ASCII命令，命令，它就会对这些命令做出解释，然后将必要的二进它就会对这些命令做出解释，然后将必要的二进制信息发送给寄存器基受令者。制信息发送给寄存器基受令者。总线控制器总线控制器 总线接口板总线接口板 VXI总线控制器都放在总线控制器都放在VXI主机箱的零号槽主机箱的零号槽位置，又称为零槽控制器。位置，又称为零槽控制器。系统控制方式也就是控制器与系统控制方式也就是控制器与VXI总线连接总线连接的方式。的方式。种类：种类：GPIBVXI方式方式MXI方式方式嵌入式工作站控制器嵌入式工作站控制器 GPIBVXI方式是通过方式是通过GP

29、IB总线把总线把一个一个VXI主机箱与外部计算机相连。在主机主机箱与外部计算机相连。在主机箱内部有一个箱内部有一个GPIBVXI转换器，这就使转换器，这就使装备有装备有GPIB功能的计算机能控制功能的计算机能控制VXI总线总线仪器或者代替仪器或者代替GPIB仪器。计算机通过仪器。计算机通过GPIB总线和总线和GPIBVXI转换器把一个命转换器把一个命令串传送给令串传送给VXI器件。转换器决定哪个器件器件。转换器决定哪个器件被寻址。被寻址。显然，转换器把显然，转换器把GPIB协议转换到了协议转换到了VXI字串行字串行协议，同时把字串行命令串传送给器件。这个过程对协议，同时把字串行命令串传送给器件

30、。这个过程对消息基器件来说是必须的。对于寄存器基器件，被传消息基器件来说是必须的。对于寄存器基器件，被传送到送到GPIBVXI转换器的命令确定了执行寄存器访转换器的命令确定了执行寄存器访问的模式，这种额外的转换使得随机读写速度比嵌入问的模式，这种额外的转换使得随机读写速度比嵌入式和式和MXI控制方式的速度慢的多，但这种方式可以使控制方式的速度慢的多，但这种方式可以使装备有装备有GPIB功能的计算机控制功能的计算机控制VXI总线仪器。另外，总线仪器。另外，GPIB控制的控制的VXI总线系统具有许多结构上的优点，总线系统具有许多结构上的优点，如系统组建者可以组建一具有如系统组建者可以组建一具有VX

31、I设备的主机箱，它设备的主机箱，它能以能以VXI速度完成十分复杂的测试任务，而且它能通速度完成十分复杂的测试任务，而且它能通过使用简单高级语言的过使用简单高级语言的GPIB控制器来控制控制器来控制。MXI方式是通过高速方式是通过高速MXI总线把外总线把外部的计算机连接到部的计算机连接到VXI主机箱的后板上，主机箱的后板上，它与嵌入方式在功能上是相同的，但可更它与嵌入方式在功能上是相同的，但可更灵活地适用于各种类型的计算机和工作站。灵活地适用于各种类型的计算机和工作站。一个一个MXI系统包括一个连在远地计算机外系统包括一个连在远地计算机外围扩展总线（如围扩展总线（如PCI）的插板、一个直接的插板

32、、一个直接插在插在VXI主机箱主机箱0号槽内的号槽内的VXI模块和连接模块和连接两者的电缆。两者的电缆。功能如同连在功能如同连在VXI总线上一样，具有总线上一样，具有更快的更快的VXI随机读写速度和字串行传送速随机读写速度和字串行传送速度，数据在总线间传送由硬件完成，提高度，数据在总线间传送由硬件完成，提高了系统运行速度，但了系统运行速度，但MXI系统需要在计算系统需要在计算机扩展总线和机扩展总线和VXI总线间进行硬件连接，总线间进行硬件连接，而嵌入式不需要。连有而嵌入式不需要。连有PCI和和DMA的的MXI控制器在数据块传送方面比嵌入式控制器在数据块传送方面比嵌入式VXI控控制器的性能要好。

33、制器的性能要好。嵌入方式是指把控制器作为一个模块嵌入方式是指把控制器作为一个模块装在装在VXIVXI主机箱的插槽内，直接与主机箱的插槽内，直接与VXIVXI总线总线系统中的各类器件耦合。它的特点在于体系统中的各类器件耦合。它的特点在于体积小、速度快，但是缺乏灵活性，而且价积小、速度快，但是缺乏灵活性，而且价格较其他方式贵得多。格较其他方式贵得多。常用的接口板包括：常用的接口板包括：HP-IB总线接口板总线接口板 外部计算机零槽控制器接口板外部计算机零槽控制器接口板（VXILink，MXI和和FireWire）用于对总线控制的实时性要求不高，并需在仪用于对总线控制的实时性要求不高，并需在仪器中集

34、成较多器中集成较多HP-IB的场合。它主要包括插入通用的场合。它主要包括插入通用计算机的计算机的HP-IB接口板，位于接口板，位于VXI主机箱零槽的主机箱零槽的HP-IB VXI模块。其功能如下：模块。其功能如下：将将HP-IB仪器的控制代码转换为仪器的控制代码转换为VXI命令，命令，VXI系统中实时执行。系统中实时执行。用用HP-IB总线控制器和软件控制总线控制器和软件控制VXI总线的总线的消息基仪器。消息基仪器。扩展扩展HP-IB命令提供对寄存器基仪器和命令提供对寄存器基仪器和VME总线仪器的控制，以及系统存储器的读写。总线仪器的控制，以及系统存储器的读写。VXILink零槽控制器接口板零

35、槽控制器接口板 MXI零槽控制器接口板零槽控制器接口板 FireWire总线零槽控制器接口板总线零槽控制器接口板 VXILink是是16位的数据通信接口，位的数据通信接口，它采用它采用ISA总线接口卡与计算机通信。其总线接口卡与计算机通信。其特点是对计算机的要求低，特点是对计算机的要求低，386以上的计以上的计算机都可以作为控制器。但其数据通信速算机都可以作为控制器。但其数据通信速度慢（小于度慢（小于10MB/S）。）。适用于与中低速适用于与中低速的仪器通信如低速扫描继电器等。的仪器通信如低速扫描继电器等。MXI是由美国是由美国NI公司提出的一种多系统公司提出的一种多系统扩展接口总线。相当于把

36、扩展接口总线。相当于把VXI机箱的背板总线机箱的背板总线拉到外部计算机上来，同时可实现多个拉到外部计算机上来，同时可实现多个VXI机机箱间的位数据交互。由于它可以直接把箱间的位数据交互。由于它可以直接把 VXI内存空间映射到外部计算机上来，因此在内存空间映射到外部计算机上来，因此在提高数据传输速率方面上看具有很大的优势。提高数据传输速率方面上看具有很大的优势。应用程序应用程序开发模块开发模块仪器仪器驱动程序驱动程序操作操作系统系统VXI总线计算机总线计算机VXI总线背板总线背板VXII/O软件软件GPIBI/O软件软件消息基消息基模块模块寄存器寄存器基模块基模块VME模块模块应用软件应用软件开

37、发环境开发环境C/C+C/C+，VB VB，HP VEE HP VEE，LabView LabView VXI plug&playVXI plug&play驱动器驱动器VISA/SICL/SCPIVISA/SICL/SCPI命令命令操作系统操作系统WIN9598 WIN NT UNIXWIN9598 WIN NT UNIX接口卡接口卡FireWire MXI GP-IBFireWire MXI GP-IB控制器控制器测试仪器测试仪器 SCPI (standard commands for Programmable Instruments)与过去的仪与过去的仪器的不同点在于，器的不同点在于，SC

38、PI命令描述的是所测量的信命令描述的是所测量的信号而不是正在用于测量信号的仪器本身。用号而不是正在用于测量信号的仪器本身。用SCPI编写的程序不仅更加可读而且更加直观。相同的编写的程序不仅更加可读而且更加直观。相同的SCPI命令可用于各种不同的命令可用于各种不同的VXI仪器，例如：仪器，例如：“TRIG：IMM”(触发：立即）命令可以用于任一触发：立即）命令可以用于任一种具有触发能力的种具有触发能力的VXI仪器。且其具有仪器。且其具有“横纵向兼横纵向兼容性容性”。SCPI语言由三部分内容组成：语言由三部分内容组成：语法和样式：描述实际语言的应用以及发语法和样式：描述实际语言的应用以及发展维护的

39、基本原理；展维护的基本原理；命令结构：描述了仪器中出现的实际命令结构：描述了仪器中出现的实际 语言的构造；语言的构造；数据交换格式：在仪器与应用之间，应用数据交换格式：在仪器与应用之间，应用与应用之间或仪器与仪器之间可以使用的与应用之间或仪器与仪器之间可以使用的数据集的标准表示法数据集的标准表示法 进行进行VXI总线编程离不开总线编程离不开VISA库的支持。库的支持。VISA库以动态链接库库以动态链接库(DDL)的形式向的形式向VisualBasic，VisualC+等程序设计语言提供等程序设计语言提供了访问了访问VXI总线资源的手段。总线资源的手段。VISA是虚拟仪器软是虚拟仪器软件结构的缩

40、写，实质是一个输入输出接口软件库及件结构的缩写，实质是一个输入输出接口软件库及其规范的总称。它是由其规范的总称。它是由VXI总线即插即用联盟提出总线即插即用联盟提出和规定使用的，其目的是使不同厂家的仪器具有相和规定使用的，其目的是使不同厂家的仪器具有相同的编程接口。控制消息基器件要用到同的编程接口。控制消息基器件要用到SCPI命令，命令，VISA库的重要功能之一就是向仪器发送库的重要功能之一就是向仪器发送SCPI命命令。令。它用一种标准的方式来描述各种各样的它用一种标准的方式来描述各种各样的仪器功能，规定了在控制器到仪器和仪器到仪器功能，规定了在控制器到仪器和仪器到控制器之间信息交换层消息的构

41、造和内容，控制器之间信息交换层消息的构造和内容，使各类不同的仪器更容易被理解和使用，减使各类不同的仪器更容易被理解和使用，减少了自动测试系统开发的工作量和时间。少了自动测试系统开发的工作量和时间。仪器的寻址：在与一个仪器通讯之前，仪器的寻址：在与一个仪器通讯之前，必须将测试应用程序与仪器进行连接，即要必须将测试应用程序与仪器进行连接，即要建立仪器与应用程序之间的通讯途径，这种建立仪器与应用程序之间的通讯途径，这种通讯途径被称之为通讯途径被称之为Session，确切地说，确切地说，Session就是应用程序与仪器之间通讯途径就是应用程序与仪器之间通讯途径的一个实例的一个实例。在程序中建立一个与某

42、仪器进在程序中建立一个与某仪器进行通讯的行通讯的Session需调用需调用VISA库的两个函库的两个函数数viOpenDefaultRM和和viOpen。访问消息基器件：消息基器件具有自己的微处理器，能够解访问消息基器件：消息基器件具有自己的微处理器，能够解释字符串形式的释字符串形式的SCPI命令。命令。SCPI命令具有较强的可读性，因命令具有较强的可读性，因此编出的测试程序容易理解。此编出的测试程序容易理解。VISA输入输入/输出库函数提供了向输出库函数提供了向仪器发送仪器发送SCPI命令的能力。命令的能力。viRead和和viWrite是两个最基本是两个最基本的的VISA输入输入/输出库函

43、数。输出库函数。viWrite的形式为：的形式为：viWrite(vi，buf，count，retCount)参数参数vi代表某仪器的一个句柄；代表某仪器的一个句柄；buf是要发送的字符串是要发送的字符串(一般是一般是SCPI命令命令)；count是要发送的字符总数；是要发送的字符总数；retCount返回实际发送了的字符数。返回实际发送了的字符数。该函数把字符串该函数把字符串buf发送到发送到vi所代表的仪器。所代表的仪器。测试系统的硬件结构测试系统的硬件结构主要仪器模块简介主要仪器模块简介系统的应用软件总体设计系统的应用软件总体设计多功能多功能VXI系统的应用系统的应用硬件结构图硬件结构图

44、 1.VX44281.VX4428模块模块 VX4428VX4428模块是一个符合规范的印制电路模块是一个符合规范的印制电路板插件，它集发送器和接收器于一体。发板插件，它集发送器和接收器于一体。发送器由四个发送通道组成，接收器同样包送器由四个发送通道组成，接收器同样包含四个接收通道。各通道直接与含四个接收通道。各通道直接与Mark33Mark33数数字信息传输系统字信息传输系统(DITS)DITS)总线相连，接收通总线相连，接收通道来自道来自DITSDITS总线信号，而发送通道则把有总线信号，而发送通道则把有关数据发送给关数据发送给DITSDITS。VX4428模块中的四个发送通道都带有自己的

45、发模块中的四个发送通道都带有自己的发送存储器，能暂时存储送存储器，能暂时存储32768个个ARINC429字和控字和控制字。制字。VX4428模块的发送通道是以模块的发送通道是以“帧帧”的形式发的形式发送数据的。送数据的。“帧帧”由头字和一个或多个由头字和一个或多个ARINC429数据字组成，头字控制数据字组成，头字控制“帧帧”与与“帧帧”之间，字与字之间，字与字之间的间隔，并且控制发送存储器中数据的发送时刻，之间的间隔，并且控制发送存储器中数据的发送时刻，此外，头字还包括奇偶校验位，字长位等。此外，头字还包括奇偶校验位，字长位等。VX4428模块各接收通道同样有自己的存储器。可存储高达模块各

46、接收通道同样有自己的存储器。可存储高达32000个来自个来自DITS总线的总线的ARINC429数据字数据字(每每个个ARINC429字由四字节组成字由四字节组成)。73A-455模块是一个符合模块是一个符合MIL-STD-1553A/B总线规范的印制电路板插件总线规范的印制电路板插件，可插入，可插入VXI主机箱中，它有两个功能相同的通道组成，每主机箱中，它有两个功能相同的通道组成，每一通道都有一套独立的逻辑地址、中断、控制和指示一通道都有一套独立的逻辑地址、中断、控制和指示器。器。73A-455模块对每一通道都提供三种操作模式：模块对每一通道都提供三种操作模式：1，1553总线控制器（总线控

47、制器（BC）仿真器模式仿真器模式 2，1553总线单个或多个远程终端（总线单个或多个远程终端（RT）仿真仿真器模式器模式 3，1553总线监视器（总线监视器（BM）模式模式 当当73A-455模块的某一通道工作在总线模块的某一通道工作在总线控制器仿真器模式下时，该通道可以与控制器仿真器模式下时，该通道可以与32个个远程终端进行通信。当工作在该模式下，系统远程终端进行通信。当工作在该模式下，系统控制器事先把一个总线控制器信息表和数据表控制器事先把一个总线控制器信息表和数据表装入所选通道的发送存储器中，用以各远程终装入所选通道的发送存储器中，用以各远程终端寻址，当系统发出指令后，所选的端寻址，当系

48、统发出指令后，所选的73A-455通道就把事先编制好的信息发送给各个通道就把事先编制好的信息发送给各个远程终端，从远程终端接收来的响应数据存储远程终端，从远程终端接收来的响应数据存储在通道接收存储器中。在通道接收存储器中。当当 73A-455模块的某一通道工作在远程模块的某一通道工作在远程仿真器模式下时，该通道可以模拟一个或多个仿真器模式下时，该通道可以模拟一个或多个不同的远程终端。系统控制器事先把有关响应不同的远程终端。系统控制器事先把有关响应数据字和模拟终端状态字装入所选模块发送存数据字和模拟终端状态字装入所选模块发送存储器中，从储器中，从1553B总线接收来的数据存储在总线接收来的数据存

49、储在所选通道接收存储器中。所选通道接收存储器中。当当 73A-455模块的某一通道工作模块的某一通道工作在总线监视器模式下时，该通道基本处在总线监视器模式下时，该通道基本处于一种被动地位，它只简单地观测和存于一种被动地位，它只简单地观测和存储各总线信息，通道存储器可以存储接储各总线信息，通道存储器可以存储接收来的数据字，指令字和状态字，最多收来的数据字，指令字和状态字，最多可存储可存储30000个。个。应用软件应用软件用户界面用户界面模块模块数据包装及数据包装及解包模块解包模块1553B/ARINC429软件转换器模块软件转换器模块文件管理文件管理模块模块仪器初始化及仪器初始化及配置模块配置模

50、块数据传输模块数据传输模块测试模块测试模块 LabWindows/CVI是一种交互式是一种交互式C语言程序开发环境。语言程序开发环境。用户只需学习标准用户只需学习标准ANSI C即可编写即可编写Windows下的程序。它提下的程序。它提供多种丰富的库函数如：用户界面库，标准供多种丰富的库函数如：用户界面库，标准C库，高级分析库，库，高级分析库，数据采集库，数据采集库，GPIB和和GPIB488.2库，库，RS232库，库，VXI库，库，应用库等，还可以自动加载由仪器厂家提供的对用户透明的仪器应用库等，还可以自动加载由仪器厂家提供的对用户透明的仪器驱动程序。驱动程序。LabWindows/CVI