《PXI總線技術(shù)【技術(shù)專攻】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《PXI總線技術(shù)【技術(shù)專攻】（62頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2010年4月1專業(yè)課2專業(yè)課價(jià)格價(jià)格性能性能臺(tái)式機(jī)臺(tái)式機(jī)VXI針對(duì)主流用戶的模塊化儀器針對(duì)主流用戶的模塊化儀器Control PanelFlowPressure Alarm ConditionsSTOPTemperaturePXI總線概述定位填補(bǔ)空白臺(tái)式機(jī)臺(tái)式機(jī)3專業(yè)課v 4專業(yè)課PXI=PCI eXtensions for Instrumentation 擴(kuò)展的內(nèi)容擴(kuò)展的內(nèi)容和 0.8”CPCI空間相同沒(méi)有電磁屏蔽規(guī)范(可選)冷卻規(guī)范 觸發(fā)線 局部總線 更多電源類型 10MHz時(shí)鐘5專業(yè)課 1111年的歷史年的歷史 National InstrumentsNational Instrume
2、nts（NINI）公司）公司19971997年發(fā)起年發(fā)起 超過(guò)超過(guò)6060個(gè)廠家加入個(gè)廠家加入PXI PXI 系統(tǒng)聯(lián)盟系統(tǒng)聯(lián)盟 超過(guò)超過(guò)100100個(gè)產(chǎn)品供應(yīng)商個(gè)產(chǎn)品供應(yīng)商 全球大約有全球大約有10001000種產(chǎn)品種產(chǎn)品 (包括包括300300多種多種cPCI)cPCI)National Instruments National Instruments 是最大供應(yīng)商是最大供應(yīng)商 應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集，功能測(cè)試和工業(yè)應(yīng)用應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集，功能測(cè)試和工業(yè)應(yīng)用6專業(yè)課PCI PCI 總線優(yōu)點(diǎn)總線優(yōu)點(diǎn)7專業(yè)課PC Motherboard=Controller+Backplane8專業(yè)課PCI與與Compac
3、tPCI的外形尺寸9專業(yè)課64位PCI和PXI特性32位PCI100160mm 64位PCI和PXI特性32位PCIPXI保留PXI保留233.85160mm 3U 3U 的卡可以在的卡可以在6 6U U系統(tǒng)中工作系統(tǒng)中工作10專業(yè)課PXI PXI 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)歐卡結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)歐卡結(jié)構(gòu) 3U Compatibility in 6U Chassis10 x 16 cm23 x 16 cmMost Popular 90%Market Penetration10%Market Penetration Growing3U 6U11專業(yè)課bus12專業(yè)課SoftwareElectricalMechanic
4、alSSpecificationRevision 1.0August 20,199713專業(yè)課 PXI 使用以下技術(shù)術(shù)提高了可靠性和互用性:強(qiáng)制的主動(dòng)動(dòng)散熱熱 溫溫度測(cè)試測(cè)試及額額定溫溫度設(shè)設(shè)定 系統(tǒng)級(jí)統(tǒng)級(jí)的EMC、沖擊擊、振動(dòng)動(dòng)和濕濕度規(guī)規(guī)定 定義義了內(nèi)內(nèi)嵌控制器的位置14專業(yè)課機(jī)械特性Mechanical15專業(yè)課J1 J1J2J2采用的連接器16專業(yè)課機(jī) 箱Mechanical17專業(yè)課軟軟件擴(kuò)擴(kuò)展18專業(yè)課操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序無(wú)須改動(dòng)即可在操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序無(wú)須改動(dòng)即可在 PXI系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行配置工具將配置工具將 PXI 模塊識(shí)別為模塊識(shí)別為 PCI 設(shè)備設(shè)備vPXI 和和 PC 的的
5、軟軟件是一致的件是一致的19專業(yè)課觸發(fā)線觸發(fā)線系統(tǒng)控制器系統(tǒng)控制器星型觸發(fā)控制器星型觸發(fā)控制器外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)10 MHz時(shí)鐘時(shí)鐘132 MB/s,33 MHz,32-bit 計(jì)算機(jī)總線計(jì)算機(jī)總線星型觸發(fā)星型觸發(fā)Local Bus電氣擴(kuò)展電氣擴(kuò)展20專業(yè)課采用采用PCI-PCI橋接技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展橋接技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展21專業(yè)課PCI-PCI橋的作用是協(xié)調(diào)兩條橋的作用是協(xié)調(diào)兩條PCI總線之間的通信，如總線之間的通信，如圖所示。圖所示。22專業(yè)課根據(jù)根據(jù)PCIPCI橋的工作原理的不同，可以把橋的工作原理的不同，可以把PCI-PCIPCI-PCI橋分為橋分為透明橋和非透明橋透明橋和非透明橋兩
6、種。兩種。透明橋：通常用于總線擴(kuò)展。橋的二次側(cè)的所有透明橋：通常用于總線擴(kuò)展。橋的二次側(cè)的所有設(shè)備對(duì)一次側(cè)的主系統(tǒng)是透明的。一次側(cè)和二次設(shè)備對(duì)一次側(cè)的主系統(tǒng)是透明的。一次側(cè)和二次側(cè)的地址完全透明，在一次側(cè)和二次側(cè)之間的地側(cè)的地址完全透明，在一次側(cè)和二次側(cè)之間的地址傳遞是直通模式，沒(méi)有地址翻譯。址傳遞是直通模式，沒(méi)有地址翻譯。23專業(yè)課非透明橋：通常用于嵌入式智能非透明橋：通常用于嵌入式智能I/OI/O板卡。它連接板卡。它連接兩個(gè)獨(dú)立的處理器域，二次側(cè)的資源和地址對(duì)一次兩個(gè)獨(dú)立的處理器域，二次側(cè)的資源和地址對(duì)一次側(cè)的主系統(tǒng)是不可見(jiàn)的側(cè)的主系統(tǒng)是不可見(jiàn)的/允許二次側(cè)的本地處理器允許二次側(cè)的本地處理
7、器獨(dú)立地配制和控制其子系統(tǒng)。一次側(cè)和二次側(cè)的時(shí)獨(dú)立地配制和控制其子系統(tǒng)。一次側(cè)和二次側(cè)的時(shí)鐘完全獨(dú)立。一次側(cè)和二次側(cè)的地址完全獨(dú)立，在鐘完全獨(dú)立。一次側(cè)和二次側(cè)的地址完全獨(dú)立，在一次側(cè)和二次側(cè)之間可以進(jìn)行地址翻譯。一次側(cè)和二次側(cè)之間可以進(jìn)行地址翻譯。24專業(yè)課采用標(biāo)準(zhǔn)采用標(biāo)準(zhǔn)PCI-PCIPCI-PCI橋接技術(shù)，橋接技術(shù)，PXIPXI系統(tǒng)可用一個(gè)以上系統(tǒng)可用一個(gè)以上總線段來(lái)組建。橋接部件在其互相連接的每個(gè)總線總線段來(lái)組建。橋接部件在其互相連接的每個(gè)總線中占用一個(gè)中占用一個(gè)PCIPCI負(fù)載。因此，雙總線段的系統(tǒng)可為負(fù)載。因此，雙總線段的系統(tǒng)可為PXIPXI外圍模塊提供外圍模塊提供1313個(gè)擴(kuò)展插
8、槽，即個(gè)擴(kuò)展插槽，即2 2總線段總線段8 8插槽插槽(每段每段)1 1個(gè)系統(tǒng)控制器插槽個(gè)系統(tǒng)控制器插槽2 2個(gè)個(gè)PCI-PCIPCI-PCI橋接器插槽橋接器插槽=13=13個(gè)可用擴(kuò)展插槽個(gè)可用擴(kuò)展插槽三總線段系統(tǒng)為三總線段系統(tǒng)為PXIPXI外圍模塊提供外圍模塊提供1919個(gè)擴(kuò)展插槽。個(gè)擴(kuò)展插槽。PXIPXI觸發(fā)總線只提供單總線段內(nèi)的連接，不允許與觸發(fā)總線只提供單總線段內(nèi)的連接，不允許與相鄰的總線段存在物理連接。相鄰的總線段存在物理連接。25專業(yè)課本地總線本地總線 觸發(fā)觸發(fā) 時(shí)鐘時(shí)鐘 星型總線星型總線VXI12 線線8 TTL,2 ECL10 MHz ECLD尺寸才有尺寸才有PXI13 線線8
9、TTL10 MHz TTL每槽每槽1條條PXI 具具備備 VXI 的特性的特性26專業(yè)課PXI-6070ENI 5102PXI-6533啟動(dòng)掃描啟動(dòng)掃描RTSI 示波器示波器多功能多功能 I/O示波器示波器數(shù)字?jǐn)?shù)字 I/Ov觸發(fā)線使模塊同步觸發(fā)線使模塊同步27專業(yè)課PXI PXI 體系結(jié)構(gòu)總結(jié)體系結(jié)構(gòu)總結(jié)CompactPCI28專業(yè)課PXI 總線總線可方便地與與其它標(biāo)它標(biāo)準(zhǔn)集成MXIGPIBbusVXI or VMEStand-alone InstrumentPXI SystemModulesModules29專業(yè)課PXI系統(tǒng)構(gòu)成：系統(tǒng)構(gòu)成：主計(jì)算機(jī)主計(jì)算機(jī)、PXI機(jī)箱機(jī)箱、PXI模塊模塊30
10、專業(yè)課PXI 控制方案 內(nèi)嵌控制器最緊湊緊湊的方案模塊塊化=易于維護(hù)維護(hù) Pentium 和 Pentium III 級(jí)別級(jí)別 遠(yuǎn)程 MXI-3 控制器短距離或者長(zhǎng)長(zhǎng)距離 完全透明低成本31專業(yè)課嵌入式控制器32專業(yè)課Control PanelFlowPressure Alarm ConditionsSTOPTemperature Multisystem Extension Interface for PXI and CompactPCIMXI-3 Implementation of PCI-PCI Bridge33專業(yè)課多系統(tǒng)擴(kuò)展接口：多系統(tǒng)擴(kuò)展接口：MXI-3 MXI-3 體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)
11、MXI-3SerialI/FMXI-3SerialI/FPCI 1PCI 034專業(yè)課MXI-3 MXI-3 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)Control PanelFlowPressure Alarm ConditionsSTOPTemperature35專業(yè)課MXI-3 MXI-3 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 為 PC 和 PXI/CompactPCI 提供更多插槽 高性能的串行連接 易于集成 軟件透明 支持短/長(zhǎng)距離傳輸 低成本Control PanelFlowPressure Alarm ConditionsSTOPTemperature36專業(yè)課PXIVXI總線特點(diǎn)同步異步體積小大速度快慢價(jià)格低高電源少多電磁兼容差好廠家支
12、持少多37專業(yè)課PXI模塊電路大體分為兩大部分：模塊電路大體分為兩大部分：接口電路接口電路和和器件功能器件功能PXI接口電接口電路路器件功能器件功能電路電路PXI完成完成PXI邏輯邏輯時(shí)序轉(zhuǎn)換時(shí)序轉(zhuǎn)換完成模塊實(shí)際完成模塊實(shí)際的硬件功能的硬件功能38專業(yè)課完成完成PXI底板總線與功能電路之間的底板總線與功能電路之間的通信（邏輯時(shí)序轉(zhuǎn)換），是通信（邏輯時(shí)序轉(zhuǎn)換），是PXI總線與功能電路之間總線與功能電路之間的橋梁。的橋梁。39專業(yè)課 PXI/PCIPXI/PCI總線定義了三個(gè)物理地址空間總線定義了三個(gè)物理地址空間 （1 1）內(nèi)存地址空間）內(nèi)存地址空間 （2 2）I/OI/O地址空間地址空間 （3
13、3）配置地址空間）配置地址空間40專業(yè)課系統(tǒng)控制：CLK，PCI時(shí)鐘，上升沿有效 RST，Reset信號(hào)傳輸控制：FRAME#，標(biāo)志傳輸開始與結(jié)束 IRDY#，Master可以傳輸數(shù)據(jù)的標(biāo)志 DEVSEL#，當(dāng)Slave發(fā)現(xiàn)自己被尋址時(shí)置低應(yīng)答 TRDY#，Slave可以轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)的標(biāo)志 STOP#，Slave主動(dòng)結(jié)束傳輸數(shù)據(jù)的信號(hào) IDSEL，在即插即用系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)用于選中板卡的信號(hào)地址與數(shù)據(jù)總線：AD31:0，地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用總線 C/BE#3:0，命今/字節(jié)使能信號(hào) PAR，奇偶校驗(yàn)信號(hào)仲裁號(hào)：REQ#，Master用來(lái)請(qǐng)求總線使用權(quán)的信號(hào) GNT#，Arbiter允許Master得到總線
14、使用權(quán)的信號(hào)錯(cuò)誤報(bào)告：PERR#，數(shù)據(jù)奇偶校驗(yàn)錯(cuò) SERR#，系統(tǒng)奇偶校驗(yàn)錯(cuò)41專業(yè)課PXI總線增加的信號(hào) 系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)TTL電平10MHz 功能模塊間增加了13條PXI局部總線 8條觸發(fā)總線 星型觸發(fā)線42專業(yè)課總線命令的作用是用來(lái)規(guī)定主、從設(shè)備之間的傳輸類型，它出現(xiàn)于地址周期的C/BE3:0#線上。主設(shè)備是指通過(guò)仲裁而獲得總線控制權(quán)的設(shè)備；從設(shè)備是指在 C/B E 3:0#上 出 現(xiàn) 命 令 時(shí) 被AD31:0線上的地址或IDSEL所選中的設(shè)備。43專業(yè)課C/BE3:0#命令類型說(shuō)明命令類型說(shuō)明0000中斷應(yīng)答中斷應(yīng)答(中斷識(shí)別中斷識(shí)別)0001特殊周期特殊周期(總線廣播總線廣播)0010
15、I/O讀讀(從從I/O口地址中讀數(shù)據(jù)口地址中讀數(shù)據(jù))0011I/O寫寫(向向I/O地址空間寫數(shù)據(jù)地址空間寫數(shù)據(jù))0100保留保留0101保留保留0110存儲(chǔ)器讀存儲(chǔ)器讀(從內(nèi)存空間映象中讀數(shù)從內(nèi)存空間映象中讀數(shù))0111存儲(chǔ)器寫存儲(chǔ)器寫(向內(nèi)存空間映象寫數(shù)據(jù)向內(nèi)存空間映象寫數(shù)據(jù))1000保留保留1001保留保留1010配置空間讀配置空間讀1011配置空間寫配置空間寫1100存儲(chǔ)器多行讀存儲(chǔ)器多行讀1101雙地址周期雙地址周期1110存儲(chǔ)器一行讀存儲(chǔ)器一行讀1111存儲(chǔ)器寫并無(wú)效存儲(chǔ)器寫并無(wú)效44專業(yè)課PCI所有的數(shù)據(jù)傳輸基本上是由以下三條信號(hào)線控制的：所有的數(shù)據(jù)傳輸基本上是由以下三條信號(hào)線控制
16、的：FRAME#：主設(shè)備驅(qū)動(dòng)，表明數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始和結(jié)束；主設(shè)備驅(qū)動(dòng)，表明數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始和結(jié)束；IRDY#：主設(shè)備準(zhǔn)備好，主設(shè)備驅(qū)動(dòng)；主設(shè)備準(zhǔn)備好，主設(shè)備驅(qū)動(dòng)；TRDY#：從設(shè)備準(zhǔn)備好，由從設(shè)備驅(qū)動(dòng)；從設(shè)備準(zhǔn)備好，由從設(shè)備驅(qū)動(dòng)；FRAME#信號(hào)有效后的第一個(gè)時(shí)鐘前沿是地址期的開始信號(hào)有效后的第一個(gè)時(shí)鐘前沿是地址期的開始，此時(shí)傳送地址信息和總線命令。下一個(gè)時(shí)鐘前沿開始一，此時(shí)傳送地址信息和總線命令。下一個(gè)時(shí)鐘前沿開始一個(gè)個(gè)(多個(gè)多個(gè))數(shù)據(jù)期，每逢數(shù)據(jù)期，每逢IRDY#和和TRDY#同時(shí)有效時(shí)，所對(duì)同時(shí)有效時(shí)，所對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘前沿就使數(shù)據(jù)在主、從設(shè)備之間傳送應(yīng)的時(shí)鐘前沿就使數(shù)據(jù)在主、從設(shè)備之間傳送.在此
17、期間，可由主設(shè)備或從設(shè)備分別利用在此期間，可由主設(shè)備或從設(shè)備分別利用IRDY#和和TRDY#的無(wú)效而插入等待周期。的無(wú)效而插入等待周期。45專業(yè)課46專業(yè)課PXI總線接口電路設(shè)計(jì)總線接口電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)方案優(yōu)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)專用PCI接口芯片+CPLD/FPGA技術(shù)比較成熟，價(jià)格比較便宜，通過(guò)對(duì)支持ISP的CPLD/FPGA預(yù)留接口可減少新產(chǎn)品設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)、加快產(chǎn)品升級(jí)速度 外部連線太多，占用寶貴的PCB空間，且容易產(chǎn)生高頻干擾。高速CPLD+PCI軟件包 PCI接口控制器與CPLD之間的一大批信號(hào)連接線變?yōu)镃PLD的片內(nèi)連接線，從而大大減小了外部信號(hào)連接線的數(shù)量，降低了印制電路板設(shè)計(jì)的難度，增加了電路板
18、的抗干擾性和穩(wěn)定性。PCI軟件包價(jià)格較昂貴，而且使用這一模塊軟件編程較復(fù)雜。自己在FPGA中實(shí)現(xiàn)PCI協(xié)議及邏輯功能將包括PCI控制器在內(nèi)的所有邏輯功能模塊都在一塊FPGA中實(shí)現(xiàn)，具有開發(fā)成本很低，外部信號(hào)線連接較少，抗干擾能力較強(qiáng)，硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而且可以根據(jù)實(shí)現(xiàn)需要只實(shí)現(xiàn)部分PCI接口功能。由于PCI協(xié)議的復(fù)雜性，其接口的實(shí)現(xiàn)會(huì)比較困難，設(shè)計(jì)的周期會(huì)較長(zhǎng)且很難在短時(shí)間內(nèi)做到穩(wěn)定。47專業(yè)課專用接口芯片專用接口芯片9030,9052,9050：從設(shè)備芯片：從設(shè)備芯片 9050,9052面向面向ISA卡轉(zhuǎn)卡轉(zhuǎn)PCI的市場(chǎng)的市場(chǎng).9030為嵌入式專門設(shè)計(jì)為嵌入式專門設(shè)計(jì).9054,9080,906
19、0：主設(shè)備芯片：主設(shè)備芯片 9060是最早的是最早的32位位master的的PCI控制芯片控制芯片.9080取代取代9060;9054更成熟一些更成熟一些.48專業(yè)課49專業(yè)課50專業(yè)課 PCI ExpressPCI Express總線技術(shù)概覽總線技術(shù)概覽 PCI ExpressPCI Express開辟了更多的測(cè)試測(cè)量應(yīng)用開辟了更多的測(cè)試測(cè)量應(yīng)用 PCI ExpressPCI Express商業(yè)化的技術(shù)商業(yè)化的技術(shù) PXI ExpressPXI ExpressPCI ExpressPCI Express應(yīng)用于測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域應(yīng)用于測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域51專業(yè)課52專業(yè)課PCI Express 綜述 串行
20、互連可以達(dá)到2.5 Gbits/s PCI 的傳輸先被打成信息包，再串行傳送 低壓差分信號(hào),點(diǎn)到點(diǎn),8B/10B 編碼 x1(by 1)的帶寬為250MB/s/direction x16(by 16)的帶寬為4GB/s/direction 使用與PCI相同的軟件模型 保證軟件的兼容性 未來(lái)會(huì)使用Gen-2 clocking(5 Gbits/s)53專業(yè)課基于PCI Express的板卡NI PCIe-GPIB儀器控制卡X1 NI PCIe-1429圖像采集卡X4PCIe 顯卡X1654專業(yè)課計(jì)算機(jī)主板上的PCI 和PCI-E的插槽兩個(gè)PCI PCI 插槽兩個(gè)x1 PCI Express x1
21、PCI Express 插槽一個(gè)x16 PCI Express x16 PCI Express 插槽55專業(yè)課PCI Express 的分層架構(gòu)56專業(yè)課軟件層 PCI 軟件模型的兼容性軟件模型的兼容性 100%操作系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)層的兼容性操作系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)層的兼容性 PCI 配置和電源管理機(jī)制配置和電源管理機(jī)制 現(xiàn)在的操作系統(tǒng)無(wú)需改變即可正常啟動(dòng)現(xiàn)在的操作系統(tǒng)無(wú)需改變即可正常啟動(dòng)(包括包括BIOS)PCI Express 的層次映射使用了的層次映射使用了PCI的元素的元素:Host-bridges P2P bridges 所有使用了普通所有使用了普通PCI設(shè)備配置的空間設(shè)備配置的空間 PCI 容量指
22、針用于容量指針用于PCI Express的特殊擴(kuò)展的特殊擴(kuò)展 增強(qiáng)的特性為了將來(lái)的應(yīng)用增強(qiáng)的特性為了將來(lái)的應(yīng)用57專業(yè)課每個(gè)設(shè)備享有專門的帶寬58專業(yè)課PXI Express將PCI Express技術(shù)融合到PXI中 6.0 GB/s 的背板的背板 來(lái)源于來(lái)源于CompactPCIExpress(EXP.0)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 附加的附加的PXI 定時(shí)和同步定時(shí)和同步 100 MHz 的差分時(shí)鐘的差分時(shí)鐘 差分式的觸發(fā)差分式的觸發(fā) 向后兼容性向后兼容性 軟件上完全的兼容性保存了您軟件的投資軟件上完全的兼容性保存了您軟件的投資 混合插槽的定義，在同一個(gè)插槽中既符合混合插槽的定義，在同一個(gè)插槽中既符合PXI也也符合符合PXI Express的信號(hào)傳遞要求，幫助節(jié)省了的信號(hào)傳遞要求，幫助節(jié)省了硬件的投資硬件的投資59專業(yè)課60專業(yè)課61專業(yè)課混合插槽的靈活性PXI Express PXI Express 外設(shè)模塊32-bit CompactPCI32-bit CompactPCI模塊混合插槽兼容的PXI PXI 模塊62專業(yè)課
PXI總線技術(shù)【技術(shù)專攻】
