VXI总线与虚拟仪器技术

N连接器P1、P2和P3。P1连接器是系统必备的，P2和P3两个连接器可眩三个连接器的具体信号分配可参见文献[2]。下面对VXIbus在VMEbus总线基础上增加的用于高性能仪器的部分总线作一个简要的介绍。

CLK10时钟线 是一个10MHz的系统时钟，用于模块之间的精确同步。该信号源于0号槽，被分别差分送至各个模块插槽。

MODID线 模块识别线，可以通过特有的物理位置或插槽类识别逻辑器件。这些线自0号槽分别送至1号槽至12号槽。系统自动配置时必须用到MODID线。

TTL触发线 包括TTLTRG0~TTLTRG7，是一组用于模块间通信的、集电极开路的TTL信号线。包括0号槽在内的所有模块都可以驱动这些线或者从这些线上接收信息。这是一组通用线，可用于触发、挂钩、时钟或逻辑状态的传送。VXIbus规范已经定义了同步(SYNC)触发、半同步(SEMI-SYNC)触发、异步(ASYNC)触发、时钟传送、数据传送、起/停(STST)和外部触发缓冲7种标准工作方式。

ECL触发线 包括ECLTRG0-ECLTRG5，同TTL触发线一样，是一组用于模块之间通信和定时的信号线，但具有更高的工作速度。VXIbus规范已经定义了7种跟TTL触发线类似的标准工作方式。

SUMBUS 相加总线是VXIbus背板上的一条模拟相加接点。每个模块都可以用一个模拟电流源驱动器来驱动这条线，或者通过一个高阻接收器如一个高阻抗模拟放大器，接收来自该总线的信息。

LBUS 本地总线是一种菊花链总线，可以用于相邻安装模块的本地通信。规范已经规定了使用LBUS传送TTL、ECL、模拟低、模拟中和模拟高五种信号的标准。

CLK100和SYNC100 分别是100MHz系统时钟和100MHz同步信号。用于系统中更高精度的定时和触发。

STARX和STARY 星形触发线提供了模块间的异步通信。两条STAR线连接在各模块插槽和0号槽之间。0号槽可提供一个交叉矩阵开关，通过对该开关进行编程可以确定任何两根STARX和STARY线之间的信号路径。

电源线 VXIbus加大了+5V和±12V电压的供电功率，增加了±12V(为模拟电路提供)和－2V、-5.2V(为ECL电路提供)电源线。

2.3 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，而不受到系统中其它模块的干扰。

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出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。

2.4 VXIbus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。下一节将要详细地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0到255，即一个VXIbus系统最多有256个器件。VXIbus规范允许多个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。

每个VXIbus器件必须具有图1所示的一组寄存器，这些器件占用VXIbus A16地址空间的高16K。图中所标注的地址是相对于器件基地址的偏移地址。器件基地址计算公式为：

基地址＝ULA×3F16+0C00016 (1)

图中A32指针高是指数据的高16位，A32指针低是指数据的低16位，A24指针高是指数据的高12位，A24指针低是指数据的低12位，数据低是指数据的低8位，数据高是指数据的高8位。

最常见的VXIbus器件是寄存器基器件和消息基器件。
寄存器基器件是最简单的VXIbus器件，通过寄存器读写来通信，常用于功能简单的器件。它通过VXIbus定义的配置元素来完成配置，并通过器件相关寄存器来工作。寄存器基器件具有很高的通信速度，随着众多产品对VXIplug&play标准的支持，其编程难的问题也得到了解决。

消息基器件通常是VXIbus系统中具有本地智能的器件。高性能仪器通常都是消息基的。除了VXIbus系统最基本的配置寄存器外，消息基仪器还具有一组通信寄存器，并支持基于ASCII码的字串行协议，以同系统中的其它消息基器件通信。这样尽管会因为对ASCII码命令进行解析而降低通信速度，但是它可以简化多厂商支持，并简化编程(当然随着VXIplug&play标准的普及而不再显著)。消息基器件的成本较高。

3 VXI总线控制方式

总的来说，VXI控制器有嵌入式和外接式两类[4]，而外接控制器又有很多不同的方案可供选择。

3.1嵌入式VXI控制器

嵌入式VXI控制