VME总线的结构和工作原理
基于VME总线的高精度多通道数据采集系统研究的开题报告
基于VME总线的高精度多通道数据采集系统研究的开题报告一、选题背景及意义随着现代科技的不断进步，数据采集与处理技术也在不断发展。
数据采集系统是现代科学技术中非常重要的一部分，它能够用于采集数据并传输到后端处理系统中进行分析和处理。
高精度多通道数据采集系统是现代化科学测控系统中的重要组成部分，具有广泛的应用前景，例如在医学、航天、军事等领域都有广泛的应用。
随着现代科技测控技术的不断发展，采用VME总线技术进行数据采集系统的研发已经成为一种趋势。
VME总线是一种高速、可靠、多功能的测控总线，具有广泛的应用前景。
因此，基于VME总线的高精度多通道数据采集系统的研究具有重要的意义。
二、研究目的本论文的研究目的是开发基于VME总线的高精度多通道数据采集系统，主要包括以下几方面的内容：1. 研究VME总线的技术原理及应用；2. 设计基于VME总线的高精度多通道数据采集系统硬件电路；3. 设计基于VME总线的高精度多通道数据采集系统的软件系统；4. 进行系统测试和性能评估，验证系统的可行性和性能指标是否符合要求。
三、研究内容和方法1. 研究VME总线的技术原理及应用；VME总线技术是本研究的关键技术之一，需要深入研究该技术的原理和应用。
通过查阅相关文献和实验数据，对VME总线的技术实现原理和应用场景进行深入了解。
2. 设计基于VME总线的高精度多通道数据采集系统硬件电路；本研究将围绕VME总线技术，设计基于VME总线的高精度多通道数据采集系统硬件电路。
其中，包括模拟信号采集电路、信号处理电路、数据传输电路等模块设计。
通过电路仿真和实验测试，评估系统的性能指标，保证系统的正确性和实用性。
3. 设计基于VME总线的高精度多通道数据采集系统的软件系统；根据设计的硬件电路，设计合适的数据处理及控制软件系统。
针对实际应用需求，设计了可靠的数据处理和控制算法，并进行相应的编码和测试。
4. 进行系统测试和性能评估，验证系统的可行性和性能指标是否符合要求。
vme机箱标准定义-概述说明以及解释
vme机箱标准定义-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分:VME机箱是一种用于容纳VME总线架构的电子设备的外壳。
VME （Versa Module Eurocard）是一种广泛应用于工业控制和数据采集系统的标准化总线架构，它提供了可靠的数据传输和高度灵活的硬件和软件配置选项。
VME机箱作为VME系统的基础组件，起到保护和支持VME模块的作用，为整个系统的正常运行提供了稳定的环境。
VME机箱的设计采用了模块化的理念，它通常由多个插槽组成，每个插槽可以插入一个VME模块。
这种设计使得VME系统具有很大的灵活性，可以根据需要轻松扩展或更换模块，以满足不同应用场景的需求。
在VME机箱中，每个插槽都与VME总线相连，通过总线完成模块之间的数据传输。
VME总线采用的是并行传输方式，具有快速的数据传输速度和稳定的实时性能，因此非常适用于高性能和高可靠性要求的工业控制系统。
此外，VME机箱也提供了必要的电源和散热系统，保证VME模块的正常工作温度和稳定电源供应。
机箱的外壳通常采用金属材料制成，具有良好的屏蔽性能和耐用性，可以有效地抵抗外界干扰和物理损坏。
总之，VME机箱是一种基于VME总线架构的重要组成部分，为VME 系统的运行提供了必要的支持和保护。
它的模块化设计和高性能特点使得VME系统具有卓越的灵活性和可靠性，被广泛应用于工业控制、数据采集、信号处理等领域。
未来随着技术的不断进步，VME机箱将会进一步演化和创新，为工业自动化领域带来更加先进和可靠的解决方案。
1.2文章结构文章结构是指文章整体的组织框架和章节划分，它用来引导读者理解文章的逻辑结构和内容安排。
本文的文章结构分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要包括概述、文章结构和目的三个方面。
在概述中，可以简要介绍VME机箱的背景和意义，引起读者的兴趣。
文章结构部分则用来说明本文将按照怎样的章节组织来展开论述，给读者提供了一个整体的框架。
而目的部分则阐述本文撰写的目的和意义，让读者了解文章要达到的效果。
VME总线
图 VME总线接口
VXI总线接口技术
• VXIbus是VME总线在仪器领域的扩展(VMEbus eXtension for Instrumentation)。 • 1987年4月，美国Colorado Data Systems、HewlettPackard、Racal、Dana Instruments、 Tektronix和 Wavetek等五家著名仪器公司求同存异，组成VXI总线 联合体（VXIbus Consortium Inc.），提出 VXIbus Rev.1.3规范文件。 。 • 1992年9月17日美国IEEE-P1155采纳VXIbus Rev.1.4 作为IEEE工业用标准的基本文件。 • 1993年9月22日成立VXI即插即用系统联盟(VXI Plug&Play System Alliance)。该联盟由National Instruments、GenRad、Racal Instruments、Tektronix 和Wavetek五家公司发起，提出 VPP规范文件。
VXI模块与主机箱
VXI主机箱
组件模块的机械载体是主机箱(Mainframe)。与模块尺寸 类型相适应，主机箱也有A、B、C、D四种尺寸可选择。 模块互连载体是主机箱的背板(Backplake)，背板与模块 之间通过总线连接器衔接：三个96芯的连接器J1、J2、J3， 模块上的连接器对应为P1、P2、P3。 VXI规定，一个主机箱最多有13个(0～12号)槽位，其中0 号槽比较特殊，位于机箱的最左边或最底部。 VXI主机箱还为系统提供适合仪器工作要求的公用电源、 冷却和电磁屏蔽环境条件。
VXI总线信号线
VXI总线信号线
VME计算机总线
• 1．数据传输总线（DTB） DTB由总线主模块控制，用于主、从模块之间传递数据和状态/ 识别信息。分为寻址线、数据线和控制线。 • 2．DTB仲裁总线 VME总线支持多处理器的分布式系统。仲裁总线用来解决多个 主模块争夺DTB总线使用权的问题，防止总线冲突。 • 3．优先中断总线 供VME总线系统的中断器（Interrupter）和中断处理器 （Interrupt Handler）之间进行中断请求和中断认可使用。 • 4．公用总线 为系统提供时钟、系统初始化及故障检测等功能。
VME总线板卡说明
四轮定位仪VME总线板卡排列设备维修档案系列技术资料四轮定位核心控制系统采用VME总线系统，了解各板卡作用对我们的维修是必须的。
该系统板卡排列顺序及作用如下：一．中央控制计算机系统1槽：微计算机板/MVME-177-1，部件号：7319。
用于VME总线系统管理和控制。
它和VME机架后上方的SCSI硬盘构成同一系统。
同时，还和VME机架背面串并行模块7157相连，可用于RS232接口及条码枪输入。
二．激光测量系统（一）位置编码说明以下每组采集处理两个激光传感器信号，6组共处理4个车轮的12个激光传感器信号。
位置编码说明：如LRF、LFF等含义：第一位：机床左右位置（脸朝车头）。
L设备左，R设备右；第二位：前后轮位置。
F前轮，R后轮；第三位：同一轮激光树位置。
F前传感器，R后传感器，T上传感器。
（二）板卡的分配组1：LRF、LFF激光传感器采集2槽：激光传感器DSP板/96K DSP，部件号：7320-1。
用于激光传感器接口。
3槽：激光传感器应用数字板/APP DB，部件号：7321-M。
用于激光传感器接口。
组2：LRT、LFT激光传感器采集4槽：激光传感器DSP板/96K DSP，部件号：7320-2。
用于激光传感器接口。
5槽：激光传感器应用数字板/APP DB，部件号：7321-S。
用于激光传感器接口。
组3：LRR、LFR激光传感器采集6槽：激光传感器DSP板/96K DSP，部件号：7320-3。
用于激光传感器接口。
7槽：激光传感器应用数字板/APP DB，部件号：7321-S。
用于激光传感器接口。
组4：RRF、RFF激光传感器采集8槽：激光传感器DSP板/96K DSP，部件号：7320-4。
用于激光传感器接口。
9槽：激光传感器应用数字板/APP DB，部件号：7321-S。
用于激光传感器接口。
组5：RRT、RFT激光传感器采集10槽：激光传感器DSP板/96K DSP，部件号：7320-5。
基于FPGA的VME总线接口的设计与实现
关键 词 ： 现场可编程门阵列 ； 虚拟机器环境 ； 总线接 口
中图分 类号 ： Ｎ ５．１ Ｔ ９７５
文献 标识 码 ： Ｂ
文章 编 号 ： Ｎ ２１１（０１０—１７ ４ Ｃ ３—４３２１）３０１— ０
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ａ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｓｇ ｎｄ Ｒｅ ｌｚ ｔｏ ｆ ＶＭ Ｅ ｓ Ｉ ｔ ｒ ａ ｅ Ｂａ ｅ ｎ ＦＰＧＡ Ｂａ ｎ ｅ ｆ ｃ ｓ ｄ ｏ
Ｓ 总 线和 欧 式 卡 基 础 上 提 出 的 。ＶＭＥ的 数 据 传 Ａ
输 机制 是异 步 的 ， 多个 总线 周期 ， 有 地址 宽 度 是 １ 、 ６ ２ 、２ ４ ４ ３ 、０或 ６ ４位 ， 数据 线路 的宽度 是 ８ １ 、４ ３ 、 、 ６ ２ 、２
此 ， 计一 种高 速传 输 的接 口总 线对 信 号 处 理 有 着 设
多 的并 行标 准 总线 。 由于 ＶＭＥ具有 总 线众 多 的功
模块 虽 然各有 分工 ， 是要想 集体 配合 ， 但 还需 要总 线 的支 持 。主设 备用 于启 动 数 据传 输 总 线 周期 ， 便 以
此外 还 有 Ｕｎ ｌ ｎ ｄ ａａ传 输 能力 、 差 纠 正 能 力 ａｉ ｅ Ｄ ｔ ｇ 误
和 自我 诊断 能力 ， 用户 可 以定义 １０ 端 口。 ／
ＶＭＥ总线 的功能 构 架 如 图 １所 示 。各 个 功 能
式 中 断 的 优 点 ， 高 传 输 速 度 可 达 ５ ０ Ｍｂ ｓ 最 ０ ／ 。 ＶＭＥ总线是 目前 应 用 最 为 广 泛 、 得 各 方 支 持 最 获
２１ ０ １年 ６月 第 ３ 卷 第 ３期 ４
舰 船 电 子 对 抗
ＳＨＩ ０ＡＲＤ ＩＥＣＴＲ（ ＮＩ Ｃ０ＵＮＴＥ ＰＢ Ｅ ） Ｃ ＲＭ ＥＡＳ ＵＲＥ
Vxworks中的VME总线
在vxworks中地址分配的选择不是一个很重要的问题，本地地址可以使部分VME总线地址空间变得模糊。一些目标板不能对内存总线的低地址进行寻址，因为它们的本地地址从0开始。对于vxworks这不是一个问题，因为所有VME设备的驱动程序都是可以配置的。但设备冲突可能会是一个系统问题。
VME总线中断确认
VME总线中断请求必须得到接收器的确认。一些实施者选择迫使ISR来回应中断的方法，但是更加规范的首选方法是使ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ件自动确认中断请求，并给CPU提供正确的中断向量。
我们并不推荐使用软件中断确认的方法，因为那样会严重影响系统的性能。
系统控制器不是由一个软件设置的寄存器来激活的。对于软件来说，具有能够读取系统控制器状态(开/关)的能力是很有用的。
当一个本地的复位信号被激活时，总线系统控制器应该申明总线复位信号。
系统控制器不需要判断所有的总线优先级，但如果它只判断一个级别，那通常是第三个级别。
VME总线访问的动态总线规模
规范中定义了三种地址类型：
. A16短地址
. A24标准地址
. A32扩展地址
除此之外，板外设备经常有数据长度的限制。很多实施者对同一VME总线提供不同数据长度(D16或D32)不同的窗口大小.
系统控制器负责中断协处理器并且申明一个BERR信号，较好的工具允许这个暂停时间在最短16毫秒到无限长的时间内选择。系统控制器LED可用于判断用户优先级的逻辑状态。
邮箱中断
邮箱中断和位置监视拥有相似的机制，此机制可作为内部处理器的同步方法。
仲裁
如果支持二中选一的仲裁级别，板子应该默认总线请求级别为3，并提供跳线机制。
通常很方便选择总现释放方式，相应的有：RWD(release when done)、ROR(release on
VME总线简介
Shortening Time-to-Market Shortening Time
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VME总线发展简史 VME总线典型应用 VME板卡及背板的物理描述 VME总线信号定义 VME总线协议简述 VME软件编程简介 VME
Shortening Time-to-Market Shortening Time
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VME总线发展简史 VME总线典型应用 VME板卡及背板的物理描述 VME总线信号定义 VME总线协议简述 VME软件编程简介 VME
Shortening Time-to-Market Shortening Time
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VME总线发展简史
• Motorola在1979年定义了VERSAbus结构 - 基于Motorola 68000微处理器 - 基于这种结构的模块称为VERSAmodule • Eurocard概念 - 欧洲标准化组织又发展了其规范并定义了标准的电子配装的尺寸 • Motorola的欧洲办事处将这两种概念融合到一个系统规范中 - Motorola, Mostek, 和Signetics在1981年联合起来共同发展和支 持这种新结构 - 设计VERSAmodule-Europe，直至VMEbus • 在1984年形成了VMEbus（VITA） • 现在的标准定义是IEEE-1014 和 IEC 821规范
传输速度
Shortening Time-to-Market Shortening Time
寻址范围
• • • • 16 bits - A16 (short I/O) 24 bits - A24 (standard) 32 bits - A32 (extended) 64 bits - A64 (VME64)
VME总线的结构和工作原理解析
总线的基本概念
VME总线的主要特点：
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结构：Master/Slave 数据传输方式：异步传输，复用/非复用周期 地址宽度：16/24/32/40/64 bit 数据宽度：8/16/24/32/64 bit 中断级别：7级 多处理器能力：支持1~21个处理器 数据传输速率：0 - 500+ Mbyte/sec
LWORD*
BERR*
DTACK*
DTB的控制机制和工作时序
4. 字节组 只有两个最低有效位地址不相同的一组字节地址单 元称为4字节组
种类
字节（0） 字节（1） 字节（2） 字节（3）
字节地址
XXXX…XXXXX00 XXXX…XXXXX01 XXXX…XXXXX02 XXXX…XXXXX03
DTB的控制机制和工作时序
VME总线的结构和主要功能模块
CPU插件板 系统控制器插件板
数据处理设备
输入输出插件板 存储器插件板
数据输入输 出设备 数据 存储 设备
主 设 备
IAC 系统 串行 K菊 总线 电源 裁决 时钟 时钟 监视 花链 定时 器 驱动 驱动 器 驱动 器 器 器 器 地址 单元 请求 监视 器 器
中 断 器
DTB的控制机制和工作时序
9. 数据传送承认（DATCK*）
中断 处理 器
请 求 器
从 设 备
中 断 器
从 设 备
底板接口 逻辑
底板接口逻辑
底板接口逻辑
底板接口逻辑
DTB 优先级中断 DTB裁决 公用
VME总线的结构和主要功能模块
VME总线功能分类：
• 数据传送（DTB） • DTB裁决 • 优先权中断 • 公用
vme总线规范
竭诚为您提供优质文档/双击可除vme总线规范篇一：VmeVme总线的工作原理简介(转载）20xx-03-0610:24Vme总线的工作原理简介李慎旭李东方高原山东电视台发射台有4个频道的主机是汤姆逊公司生产的全固态电视发射机，除2频道外其他3个频道的主机都配置了计算机控制系统，且这种计算机控制系统是基于Vme总线的。
Vme总线出现于1981年，它是由motorola公司推出的，经过二十几年连续不断的开发，是稀有的进入21世纪仍然大规模应用的工控总线，Vme总线如此强大的生命力和广阔的应用前景源自Vme总线的许多独具的特点。
由于电视发射机属于专用设备，应用规模少，而从国外引进的全固态电视发射机数量更少，因此各种电视技术期刊中对Vme总线的介绍更是稀少，本文即是对Vme总线的标准及其工作原理的简介，以便给同业人员研究基于Vme总线全固态电视发射机的计算机控制系统提供一些帮助。
一、Vme总线类属计算机系统中应用的总线可分为外部总线和内部总线两大类。
外部总线如：Rs-232-c、Rs-485、ieee-488、usb 等总线；而内部总线又可分为系统总线和片级总线，片级总线如：i2c总线、spi总线、sci总线等；系统总线如：isa 总线、eisa总线、Vesa总线、pci总线；工业现场总线如：Vme，std、pc-104、compactpci等。
二、Vme总线简介Vme总线，Versamodeleurocard由motorola公司1981年推出的第一代32位工业开放标准总线，其主要特点是Vme 总线的信号线模仿motorola公司生产的68000系列单片机信号线，由于其应用的广泛性被ieee收为标准，即ieee1014-1987,其标准文件为Vmebusspecifica tionRevc.1。
Vme总线的插板一般有两种尺寸，一种是3u高度的带一个总线接口j1，高*长为100mm*160mm，另一种是6u高度的带2个总线接口j1、j2，高*长为233mm*160mm。
微型计算机系统的总线结构
机内的CPU、存贮器及I/O接口电路。 通信总线：用于各微型计算机系统之间或微型
计机系统与其它系统之间的通信。 通常所说的总线是指系统总线。
2
主机箱
主板(CPU、芯片组、 BIOS、RAM 等)
总线插槽 显示卡
硬盘 光驱
数据从CPU送往存贮器或I/O接口电路称为 CPU写数或存数。
读（取）写（存）数据的过程又统称为访问。 存贮器分为内存与外存。CPU不直接与外存打 交道。
8
二、操作方式
CPU把一条指令分解成若干个步骤完成。
取指 控制器发出指令地址及控制信号，将需要执行的
那条指令从存储器取出送到控制器，这一过程称为
地址总线一般是单向的。
6
数据总线 用来传送数据。数据总线的宽度决定 了一次最多可传送的数据位数。数据总线是双向的。 控制总线 用于传送控制信号和状态信号，使各部 件能协调动作。
7
1.3.2 系统运行过程的名词概念 一、 读/写数
数据从存贮器或 I/O接口电路送往CPU称为 CPU读数或取数。读是非破坏性的。
CPU通过对I/O端口进行读/写操作，实现对 外设的控制。
I/O接口结构示意图
AB
地址
C
译码
I/O端口1
外
P
DB
数据 缓冲
I/O端口2
U
CB
控制
电路
I/O端口3
设
13
同一时刻有若干条指令由不同的部件同时处理， 完成不同的操作，这种操作方式称为流水方式。分步越细， 流水深度越深，CPU的性能越高，甚至，有多条流水线。
CPU 取指 1 执行 1 取指 2 执行 2 取指 3 执行 3 取指 4 执行 4
第15章 VME总线规范
4．公用总线
• • • • • • • • 系统时钟16MHz(SYSCLK) 系统复位(SYSRST) 系统失效(SYSYFAIL) 交流电源失效(ACFAIL) 5V电源(+5V) 12V电源(+12V) -12V电源(-12V) 5V备用电源(+5VSTDBY)
数据传送总线
• 总线周期介绍 读／写周期 读－修改－写周期 块传送周期 非数据传送寻址周期 中断响应周期
VME总线功能模块
• • • • • • • • • 1、总线主控 2、目标 3、局部监视器 4、总线定时器 5、中断控制器 6、中断发生器 7、总线请求器 8、总线仲裁器 9、系统时钟
VME总线信号
VME总线信号布置
• VME总线的每个D型联接器共有三列信 号．称为A、B、C列、装在背板上的联 接器称为P1、P2，插件板上的联接器称 为J1、J2，表15.1，表15.2分别列出了P1、 J1、P2、J2中各信号的位置．
DTB仲裁总线
1 总线仲裁系统
总线仲裁系统方框图
2 获取DTB控制权 总线主控在传送数据前，必须先通 过板上的总线请求器获得DTB控制权。 当有多个总线主控申请使用DTE时，总 线仲裁器按优先级分配总线使用权。然 后通过总线请求器通知总线主控。
3
DTB仲裁总线结构
4 总线仲裁器介绍 • 1． PRI仲裁器 • 2、 RRS仲裁器 • 3 、SGL仲裁器
5 总线请求器介绍 • 1、 RWD总线请求器 • 2． ROR总线请求器 • 3 、FAIR总线请求器
VEM总线中断
总线中断功能模块
• 1、中断控制器 2．中断发生器
3．典型的中断操作
VME总线中的公共总线介绍
第5章 VXI总线技术
第5章VXI总线技术5.1 概述VXI总线（VXI bus）是VMEbus eXtensions for Instrumentation的缩写，即“VME总线在仪器领域的扩展”的简称。
VME总线（Versa Module Eurocard Bus）是在工业控制和生产管理中被广泛应用的一种性能优良的计算机总线标准。
制定VXI总线标准的目的是：在VME 总线基础上，充分考虑模块式仪器在同步、触发、电磁兼容和电源等方面的特殊要求，定义一个对所有厂家开放的、并与当前工业标准兼容的模块化仪器标准。
VME总线是20世纪70年代末摩托罗拉公司为其32位的68000微处理器而开发的总线标准，并于1979年出版了该总线的简写本，1981年7月定版为Versabus。
但由于Versabus 板卡的尺寸太大，因此负责总线开发的工作小组选择了性能更优、已在欧洲使用多年的欧式Eurocard作为其板卡的机械标准。
1981年10月，摩托罗拉公司与Signetics公司达成协议，将Versabus的电气规范和Eurocard 的机械结构结合起来，推出了一种新的计算机底板总线，并将这种总线重新命名为VME总线，版本为Revision A。
1982年推出了VMEbus标准的Revision B版本，1985年4月颁布了Revision C.1 VME总线规范的修订版，1986年VMEbus 成为IEC标准（IEC821），1987年3月VME总线被IEEE定为IEEE 1014-1987标准。
由此，VME总线逐渐成为国际上通用的一种工业微机总线标准。
VME总线是一种开放式的系统总线，具有背板总线通信速率高等特点，因此一些厂商开始尝试将VME总线用于模块化仪器系统的设计。
但是，由于VME总线仅是针对微型计算机系统及数字系统而设计，将VME总线用于模拟量的精确测量时，噪声过大，不能满足模块化仪器同步、触发，电磁兼容及电源等方面的一些特殊要求，且其通信编程只能采用低级的寄存器读/写方式，难以做到软件的标准化。
VME接口板设计
VIACKOUT = 1; // 不能乱传中断应答
VDTACK := 0; // 不能随便应答
if (!RST) then SV0
else if (!CS_VME) then SV1 // VME 普通读写
else if (!VIACK & !VIACKIN) then SV4
else if (!CS_VME) then SV3 // 本周期没完没了
else SV0
with {VDTACK := 0; }
// SV4..SV7 为中断应答周期
State SV4:
VIACKOUT = H; // 情况不明,先别往下传
VDTACK := L;
if (!RST # VIACK # VIACKIN) then SV0
if (!RST) then SV0;
else if (!BUSYL) then SV2 // 双口正忙
else SV3
with { VDTACK := 1;}
State SV3:
VIACKOUT = 1; // 不传中断应答
VDTACK := 1; // 准备好了
if (!RST) then SV0
..
//==========================================
// VME 总线周期控制之状态机 (包括中断应答)
//==========================================
State_Diagram [Qv2,Qv1,Qv0];
IntVec.clk = VCLK;
VIRQ3.clk = VCLK;
单板计算机中VPX,VME,cPCI,AdvanceMC,PMC
VPX－新一代总线标准VPX（即VITA46）：在VME系统的基础上增加了交换互联结构，是军用加固系统的新一代总线产品。
该标准保留了现有6U和3U规格，支持PMC和XMC 子卡，并最大限度的保留了对VME系统的兼容性。
GEFanuc把VPX标准带入市场，能够给用户提供最广泛的VPX产品选择：包括Intel、PowerPC架构的处理器板、图形卡、磁盘卡、交换板，甚至基于VPX总线的系统。
典型产品和应用：SBC340-用于Magic1VPX图形系统的控制器。
SBC340配置一个2.0GHzIntelCoreDuo处理器，最大支持4GBDDR2SDRAM，具有空冷和导冷版本。
详细信息请登录：/products/211VME总线---Versamodel EurocardVME总线，Versamodel Eurocard由Motorola公司1981年推出的第一代32位工业开放标准总线，其主要特点是VME总线的信号线模仿Motorola公司生产的68000系列单片机信号线，由于其应用的广泛性被IEEE收为标准，即IEEE 1014-1987,其标准文件为VMEbus specification Rev C.1。
VME总线的插板一般有两种尺寸，一种是3U高度的带一个总线接口J1，高*长为100mm*160mm，另一种是6U高度的带2个总线接口J1、J2，高*长为233mm*160mm。
一般每块VME总线的插板上的接口J1、J2都有96针，每一个接口都是3排，按A、B、C排列，每排32针，J1一般用于直接与VME总线相连，J2的中间列用于扩展地址总线或数据总线，另外两列可由用户定义及I/O、磁盘驱动及其他外设等，（注意：我们应用的全固态电视发射机的I/O板和RC/RI板就扩展了J2口的针脚。
）因此VME总线已对未来的应用扩展预留了信号针，这也是VME总线将来可以灵活升级的原因．CPCI简介Compact PCI（Compact Peripheral Component Interconnect）简称CPCI，中文又称紧凑型PCI，是国际工业计算机制造者联合会（PCI Industrial Computer Manufacturer's Group，简称PICMG）于1994提出来的一种总线接口标准。
VME
VME总线的工作原理简介(转载）2009-03-06 10:24VME总线的工作原理简介李慎旭李东方高原山东电视台发射台有4个频道的主机是汤姆逊公司生产的全固态电视发射机，除2频道外其他3个频道的主机都配置了计算机控制系统，且这种计算机控制系统是基于VME总线的。
VME总线出现于1981年，它是由motorola公司推出的，经过二十几年连续不断的开发，是稀有的进入21世纪仍然大规模应用的工控总线，VME总线如此强大的生命力和广阔的应用前景源自VME总线的许多独具的特点。
由于电视发射机属于专用设备，应用规模少，而从国外引进的全固态电视发射机数量更少，因此各种电视技术期刊中对VME总线的介绍更是稀少，本文即是对VME总线的标准及其工作原理的简介，以便给同业人员研究基于VME总线全固态电视发射机的计算机控制系统提供一些帮助。
一、VME总线类属计算机系统中应用的总线可分为外部总线和内部总线两大类。
外部总线如：RS-232-C、RS-485、IEEE-488、USB等总线；而内部总线又可分为系统总线和片级总线，片级总线如：I2C总线、SPI总线、SCI总线等；系统总线如：ISA总线、EISA总线、VESA总线、PCI总线；工业现场总线如：VME，STD、PC-104、compact PCI等。
二、VME总线简介VME总线，Versamodel Eurocard由Motorola公司1981年推出的第一代32位工业开放标准总线，其主要特点是VME总线的信号线模仿Motorola公司生产的68000系列单片机信号线，由于其应用的广泛性被IEEE收为标准，即IEEE 1014-1987,其标准文件为VMEbus specification Rev C.1。
VME总线的插板一般有两种尺寸，一种是3U高度的带一个总线接口J1，高*长为100mm*160mm，另一种是6U高度的带2个总线接口J1、J2，高*长为233mm*160mm。
VME通讯模式介绍
VMEVME（VersaModule Eurocard）总线是一种通用的计算机总线，结合了Motor ola公司Versa总线的电气标准和在欧洲建立的Eurocard标准的机械形状因子，是一种开放式架构。
它定义了一个在紧密耦合（closely coupled）硬件构架中可进行互连数据处理、数据存储和连接外围控制器件的系统。
经过多年的改造升级，VME系统已经发展的非常完善，围绕其开发的产品遍及了工业控制、军用系统、航空航天、交通运输和医疗等领域。
VME的特点VME的数据传输机制是异步的，有多个总线周期，地址宽度是16、24、32、4 0或64位，数据线路的宽度是8、16、24、32、64位，系统可以动态的选择它们。
它的数据传输方式为异步方式，因此只受制于信号交换协议，而不依赖于系统时钟；其数据传输速率为0～500Mb/s；此外，还有Unaligned Data传输能力，误差纠正能力和自我诊断能力，用户可以定义I/O端口；其配有21个插卡插槽和多个背板，在军事应用中可以使用传导冷却模块。
VME结构因为是两种标准的结合，那么VME系统也可以被看作是两个部分。
一个部分是它的机械构架，此部分决定着VMEbus 系统背板、前置面板和嵌入板的尺寸大小；而另一部分则是功能构架，它定义了系统的运转流程。
1 VME的机械结构VME机械构架中的主要部分为背板，是一个印刷电路板。
它的大小有三种型号：3U（160mm ×100mm）、6U（160mm ×233mm）和9U（367 mm× 400mm）。
根据VME64x标准，VME系统中有三种连接器，它们分别是P0/J0、P1/J1和P2/J 2，“P”和“J”分别代表了PLUG和JACK连接器。
P1/J1和P2/J2连接器有96个管脚，排列成三排，每排32管脚；P0/J0连接器则有95个管脚。
3U型背板只具有P1/J1或P2/J2连接器，而6U型背板则同时具有J1和J2连接器。
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中 断 器
请 求 器
从 设 备
中 断 器
从 设 备
底板接口逻辑
底板接口逻辑
底板接口逻辑
底板接口 逻辑
DTB 优先级中断 DTB裁决 裁决 公用
VME总线的结构和主要功能模块 VME总线的结构和主要功能模块
VME总线功能分类： 总线功能分类：
• 数据传送（DTB） 数据传送（DTB） • DTB裁决 DTB裁决 • 优先权中断 • 公用
总线的基本概念 VME总线结构和主要功能模块 VME总线结构和主要功能模块 总线 DTB的控制机制及工作时序 DTB的控制机制及工作时序 DTB的裁决 DTB的裁决 优先级中断总线 公用总线 64位VME总线简介 64位VME总线简介
DTB的控制机制和工作时序 DTB的控制机制和工作时序
1. 主设备（MASTER） 主设备（ ） 一个功能模块，它启动DTB周期， DTB周期 一个功能模块，它启动DTB周期，以便在它和一个 从设备之间传递数据 从设备之间传递数据
2. 从设备（SLAVE） 从设备（ ） 一个功能模块，它检测主设备启动的DTB周期， 一个功能模块，它检测主设备启动的DTB周期，当 主设备启动的DTB周期 DTB周期指定有它参与时 周期指定有它参与时， 主设备之间传递数据 DTB周期指定有它参与时，和主设备之间传递数据
DTB的控制机制和工作时序 DTB的控制机制和工作时序
规定数据传送方收地址、地址修改码等信号。 地址 等信号 若地址有效， 若地址有效，则选择板上设备
DTB的控制机制和工作时序 DTB的控制机制和工作时序
典型的数据传送周期的例子（单字节读周期） 典型的数据传送周期的例子（单字节读周期） 2 主设备 确定总线的 使用权限 从设备
VME总线的结构和主要功能模块 VME总线的结构和主要功能模块
CPU插件板 CPU插件板 系统控制器插件板
数据处理设备
输入输出插件板 存储器插件板
数据输入输 出设备 中断 处理 器
数据 存储 设备
主 设 备 IAC 系统 串行 K菊 总线 菊 电源 裁决 时钟 时钟 监视 花链 定时 器 驱动 驱动 器 驱动 器 器 器 器 地址 单元 请求 监视 器 器
DTB的控制机制和工作时序 DTB的控制机制和工作时序
典型的数据传送周期的例子（单字节读周期） 典型的数据传送周期的例子（单字节读周期） 1 主设备
已经获得 DTB使用权 DTB使用权
从设备
给出地址、 给出地址、地址修改码 地址
驱动LWORD*为 驱动LWORD*为 LWORD* IACK*为高 为高， 高，IACK*为高， AS*为低 AS*为低
总线的基本概念
VME总线的发展： 总线的发展：
• PC技术推动了嵌入式工控机技术的发展 PC技术推动了嵌入式工控机技术的发展 • ISA/PCI总线加固型工业PC无法满足苛刻 ISA/PCI总线加固型工业PC无法满足苛刻 总线加固型工业PC 工作条件下的要求 • VME总线工业控制机一直是许多嵌入式 VME总线工业控制机一直是许多嵌入式 工业应用的首选机型
从设备的框图 从设备
底板接口逻辑
数据传送总线 DTB裁决总线
优先权中断总线 公用总线
SYSRESET*
AM0~AM5
LWORD*
DTACK*
WRITE*
BERR*
IACK*
数据线
地址线
DS1*
DS0*
AS0*
DTB的控制机制和工作时序 DTB的控制机制和工作时序
3. DTB线的分类 线的分类 地址线 A01~A31 AM0~AM5 DS0* DS1* LWORD* 数据线 D00~D31 控制线 AS* DS0* DS1* BERR* DTACK*
标准超级块传输 标准超级块传输 标准超级数据访问 标准超级数据访问 标准非特权块传输 标准非特权块传输 短地址超级访问 短地址超级访问 短地址非特权访问 短地址非特权访问 用户定义 扩展超级块传输 扩展超级块传输 扩展超级数据访问 扩展超级数据访问
DTB的控制机制和工作时序 DTB的控制机制和工作时序
DTB的控制机制和工作时序 DTB的控制机制和工作时序
5. 寻址线 主设备使用地址线A02~A31选择将要存取的4 主设备使用地址线A02~A31选择将要存取的4字 使用地址线A02~A31选择将要存取的 节组， 条附加的线（DS1*，DS0*，A01和 节组，4条附加的线（DS1*，DS0*，A01和 LWORD*）来决定字节组中， LWORD*）来决定字节组中，在数据传送周期中 要存取哪个或哪些字节地址单元。 要存取哪个或哪些字节地址单元。
总线的基本概念
VME总线的主要特点： 总线的主要特点：
• • • • • • •
结构： 结构：Master/Slave 数据传输方式：异步传输，复用/ 数据传输方式：异步传输，复用/非复用周期 地址宽度： 地址宽度：16/24/32/40/64 bit 数据宽度： 数据宽度：8/16/24/32/64 bit 中断级别： 中断级别：7级 多处理器能力：支持1~21 1~21个处理器 多处理器能力：支持1~21个处理器 数据传输速率： 数据传输速率：0 - 500+ Mbyte/sec
LWORD*
数据线
地址线
BERR*
DTACK*
WRITE*
DS1*
主设备
DTB的控制机制和工作时序 DTB的控制机制和工作时序
数据传送总线 优先权中断总线
DTB裁决总线 公用总线
底板接口逻辑
DS0*
主设备的框图
AS0*
AM0~AM5
IACK*
BCLR*
SYSRESET*
ACFAILE*
DTB的控制机制和工作时序 DTB的控制机制和工作时序
DTB的控制机制和工作时序 DTB的控制机制和工作时序
在数据传送期间选择被存取的字节地址单元用的信号电平（部分） 在数据传送期间选择被存取的字节地址单元用的信号电平（部分）
周期类型
字节（ 字节（0）读写（单字节） 读写（单字节） 字节（ 字节（1）读写（单字节） 读写（单字节） 字节（0~1）读写（双字节） 字节（0~1）读写（双字节） 字节（2~3）读写（双字节） 字节（2~3）读写（双字节） 字节（0~3）读写（四字节） 字节（0~3）读写（四字节） DS1* L H L L L DS0* H L L L L A01 L L L H L LWORD* H H H H L
地址修改码的分配（部分）： 地址修改码的分配（部分）：
HEX 3F 3D 3B 2D 2A 1F-10 0F 0D L L L L H H H H H L H H 5 H H H H H 4 H H H L L 3 H H H H H 2 H H L H L 1 H L H L H 0 H H H H L 功能
短寻址码： 用于选择字节（ ） 短寻址码：A02~A15用于选择字节（0~3） 用于选择字节 标准寻址码： 用于选择字节（ 标准寻址码：A02~A23用于选择字节（0~3） 用于选择字节 ） 扩展寻址码： 用于选择字节（ 扩展寻址码：A02~A31用于选择字节（0~3） 用于选择字节 ）
DTB的控制机制和工作时序 DTB的控制机制和工作时序
7. 地址选通（AS*） 地址选通（ ） 主设备驱动。通知所有的从设备模块，地址稳定，可 主设备驱动。通知所有的从设备模块，地址稳定， 从设备模块 以取用 8. 数据选通（DS0*和DS1*） 数据选通（ 和 ） 主设备驱动。 主设备驱动。用来选择数据传送的字节地址单元 控制功能：在写周期， 控制功能：在写周期，第一个下降沿指出主设备已 经将数据放置在数据总线上，在读周期， 经将数据放置在数据总线上，在读周期，第一个上 升沿通知从设备可以从数据总线上去掉数据
VME总线的结构和工作原理 VME总线的结构和工作原理
目录
总线的基本概念 VME总线结构和主要功能模块 VME总线结构和主要功能模块 总线 DTB的控制机制及工作时序 DTB的控制机制及工作时序 DTB的裁决 DTB的裁决 优先级中断总线 公用总线 64位VME总线简介 64位VME总线简介
总线的基本概念
DTACK*和 在DTACK*和 BERR*为高之前 BERR*为高之前 一直等待
驱动DS0*为低，DS1*为高 为低， 驱动 为低 为高
DTB的控制机制和工作时序 DTB的控制机制和工作时序
典型的数据传送周期的例子（单字节读周期） 典型的数据传送周期的例子（单字节读周期） 3 主设备 从设备 从被选中的设备中读取数据 在D00~D07上给出数据 上给出数据 将DTACK*驱动到低 驱动到低
DTB的控制机制和工作时序 DTB的控制机制和工作时序
4. 字节组 只有两个最低有效位地址不相同的一组字节地址单 只有两个最低有效位地址不相同的一组字节地址单 两个 元称为4 元称为4字节组
种类
字节（ ） 字节（0） 字节（ ） 字节（1） 字节（ ） 字节（2） 字节（ ） 字节（3）
字节地址
XXXX…XXXXX00 XXXX…XXXXX01 XXXX…XXXXX02 XXXX…XXXXX03
在计算机或者网络中： 在计算机或者网络中： • 总线是信号传送的通道 • 总线是一种网络或电路的拓补结构 • 不同类型设备相互连接的基础
总线的基本概念
计算机总线的分类
• 内部总线：芯片一级互连（I2C、SPI等） 芯片一级互连（I2C、SPI等 • 系统总线：插件板一级互连（PCI、VME等） 插件板一级互连（PCI、VME等 • 外部总线：设备一级的互连（RS-485、USB等） 设备一级的互连（RS-485、USB等
总线的基本概念
VME总线的传输速率： 总线的传输速率：
名称
VMEbus IEEE-1014 VME64 VME64x VME320