VME總線原理及應(yīng)用

圖1 VME功能架構(gòu)

這些模塊雖然各有分工，但是要想集體配合，還需要總線的支持。VME系統(tǒng)的總線分為四大類(lèi)：數(shù)據(jù)傳輸總線、數(shù)據(jù)傳輸仲裁總線、優(yōu)先中斷總線和通用總線。

數(shù)據(jù)傳輸總線是一個(gè)高速異步平行數(shù)據(jù)傳輸總線，能傳輸數(shù)據(jù)和地址信號(hào)。主設(shè)備、從設(shè)備、中斷模塊和中斷處理模塊通過(guò)其進(jìn)行兩兩交換數(shù)據(jù)。另外兩個(gè)模塊，總線時(shí)鐘（bus timer）和JACK 菊花鏈驅(qū)動(dòng)器也通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸總線參與數(shù)據(jù)處理工作。

數(shù)據(jù)傳輸仲裁總線是為確保在特定的時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)模塊占用數(shù)據(jù)傳輸總線而設(shè)定的。工作在其上的請(qǐng)求模塊和仲裁模塊將負(fù)載協(xié)調(diào)各模塊發(fā)出的指令。仲裁模塊處于背板的第一個(gè)插槽內(nèi)，決定哪個(gè)主設(shè)備將優(yōu)先使用總線資源。具體的判定方法包括了優(yōu)先權(quán)算法、round-robin算法和其他排序算法。優(yōu)先權(quán)中斷總線是處理各模塊中斷請(qǐng)求的總線。各種中斷請(qǐng)求在VME中被分成了7個(gè)等級(jí)，根據(jù)等級(jí)的高低，它們依次對(duì)信號(hào)線進(jìn)行中斷工作。

最后一個(gè)總線是通用總線。所謂通用總線就是負(fù)責(zé)系統(tǒng)的一些基本工作，包括對(duì)時(shí)鐘的控制、初始化、錯(cuò)誤檢測(cè)等任務(wù)的總線。它由兩條時(shí)鐘線、一個(gè)系統(tǒng)復(fù)位線、一個(gè)系統(tǒng)失效線、一個(gè)AC失效線和一個(gè)串行數(shù)據(jù)線構(gòu)成。

各模塊是以平行結(jié)構(gòu)分布的，所有的數(shù)據(jù)和指令通過(guò)系統(tǒng)底層的4類(lèi)總線進(jìn)行傳輸，信號(hào)的模式是TTL電平信號(hào)。

VME總線家族

● VME64

隨著周邊技術(shù)的發(fā)展，VME系統(tǒng)的升級(jí)在所難免。于是在1995年，VME總線的新一代架構(gòu)VME64脫穎而出。相對(duì)于傳統(tǒng)的VME系統(tǒng)，VME64加大了傳輸帶寬，拓展了地址空間和方便了板卡插拔。它將6U板的數(shù)據(jù)線寬和地址范圍擴(kuò)展到了64位，給3U板提供了32位和40位地址模塊，傳輸帶寬達(dá)到了80Mb/s，增加了總線鎖定周期，增加了第一插槽探測(cè)功能，加入了對(duì)熱插拔的支持。

● VME64 extension

VME64擴(kuò)展集是1997通過(guò)的新標(biāo)準(zhǔn)，它又被稱(chēng)為VME64x。它增加了一個(gè)160管腳連接器系列（按5行排列），還在P1/J1和P2/J2之間加入了一個(gè)P0/J0 連接器，另外新增設(shè)了一個(gè)3.3V電源管腳。該系統(tǒng)新增的兩個(gè)邊緣總線循環(huán)則把數(shù)據(jù)速率提高到160 Mb/s。此外，還增加了EMC前置面板和ESD功能。

● VME320

VME320最大的改進(jìn)可能是采用了星型互連的方法來(lái)達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸加速的目的。它采用了一種叫做2eSST的協(xié)議，這是一種信源同步傳輸協(xié)議，可將理論數(shù)據(jù)速率提高到320 Mb/s。不過(guò)VME320并沒(méi)有得到廣泛的支持。

其他從VME中派生出來(lái)的協(xié)議還很多，在這里就不一一介紹了。

VME的發(fā)展趨勢(shì)

VME技術(shù)目前的優(yōu)勢(shì)在于多年的技術(shù)積累，其完備的規(guī)范和得力的技術(shù)支持能滿(mǎn)足大部分客戶(hù)的具體要求。此外，它的模塊性也是一個(gè)非常大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)閷?duì)于很多的嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，加入額外的I/O是常有的事，而VME能很好的滿(mǎn)足這一特點(diǎn)。VME提供了21個(gè)擴(kuò)充插槽，而且新加入的模塊并不影響系統(tǒng)的整體性能。

不過(guò)，VME畢竟是誕生于25年前的技術(shù)，很多用戶(hù)就對(duì)VME在帶寬方面的進(jìn)展不太滿(mǎn)意。因?yàn)樵谶@個(gè)海量數(shù)據(jù)的時(shí)代，帶寬是一個(gè)壓倒性的指標(biāo)。不過(guò)，廠商們并未對(duì)VME喪失信心，他們?cè)谙氡M一切辦法來(lái)延長(zhǎng)VME的壽命。SBS公司推出的VXS標(biāo)準(zhǔn)和VITA（VME國(guó)際貿(mào)易協(xié)會(huì)）開(kāi)發(fā)的VPX標(biāo)準(zhǔn)就是一種新的嘗試。VXS為引用交換結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了條件，而VPX則將開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)信號(hào)速率提升到了6.25Gb/s。與此同時(shí)，許多VME總線背板開(kāi)始使用PMC（PCI Mezzanine Card）插槽，以便能直接使用PCI板卡。制造商們還吸取了PCI板卡的構(gòu)造因素，來(lái)讓VME板卡跟上行業(yè)的步伐。

VME的成就是眾所公認(rèn)的，但要想在未來(lái)的10年重新煥發(fā)活力，制造商們還要繼續(xù)的努力。對(duì)于這種非常有彈性的技術(shù)，悄然的衰落可能不會(huì)是多數(shù)人所愿意看到的。