导言
VXI总线技能经过十几年的开展，以其敞开的体系环境，模块化的规划，紧凑的机械结构，杰出的电磁兼容性及可靠性，小型便携和灵敏的通讯才能等一系列长处满意了工业范畴对测验与丈量的需求。现在，VXI总线作为新一代的测验与丈量总线现已毋庸置疑，而研发根据VXI总线的测验与丈量仪器也成为燃眉之急，近几年各种类型的VXI总线器材相继推出，VXI总线器材首要分为：寄存器基模块、音讯基模块、存储器基模块和扩展器器材四种。现在寄存器基器材在运用中所占份额最大（约占70%），其完结办法在恪守VME协议标准的前提下各有不同。VXI寄存器基模块在VXI总线体系中仅能作为从模块（听者）作业，总线模块的电路结构根本上可分为两部分：总线接口电路和功用电路。关于VXI总线模块开发者来说，接口部分为研讨要点，功用电路根据详细工程要求规划，其间许多电路是老练的，能够直接移植过来。总线接口电路的规划也能够根据两种办法来完结，一种是直接运用专用接口芯片节约开发时刻。现在，美国有两家公司出产专用接口芯片，CYPRESS公司的IT9010系列和Interface Technology公司的VIC068系列，但因为这些芯片的价格较高且其完结原理难于了解，很少选用；另一种是运用中、小规模电路基PAL、GAL、CPLD和FPGA完结。经过运用FPGA完结模块与VXI总线接口的规划进程中，总结出一些通用的规划思路。
功用规划
以C尺度，寄存器基A16/D16器材为例，阐明该器材须完结的一般功用。
·集成VXI总线地址译码逻辑以及VXIbus/Local bus裁定逻辑；
·发生VXI总线应对信号（DTACK*），根据数据选通讯号（DS0*，DS1*）与读写信号（WRITE*）操控数据的传输方向；
·发生本地存储器片选信号及I/O读写信号；
·具有中止恳求功用，可编程中止向量，支撑中止呼应菊花链；
·发生本地复位信号；
·支撑A16器材相关寄存器，支撑D16和D08（EO）从形式。
以上功用除装备寄存器和器材相关寄存器外，其他都在1片FPGA芯片内完结。
功用完结
图1是VXI总线寄存器基模块接口框图。其间，图1中的方框图部分（除功用电路）可由FPGA完结。从完结功用的视点考虑，FPGA完结VXIbus接口电路首要由初始化电路、模块和寄存器译码电路、寄存器读写及数据传输应对、中止恳求及呼应等四部分组成。
开机初始化
根据VXI总线时序，在电源接通后，背板总线上SYSRST信号由低变高，以使SOFTRST信号由高变低并发动一次模块复位自检进程。根据VXI总线协议，模块复位自检应包括各寄存器（根本装备寄存器和用户界说操作寄存器）的初始化和功用电路的初始化。
模块和寄存器译码
一个VXIbus体系中最多可有256个器材，每个器材都有一个仅有的逻辑地址，编号从0到255。一般规则00H逻辑地址赋予刺进0号槽的为体系供给公共资源的资源管理器和0号槽器材，而FFH号在上电时赋予体系的一切DC器材，其它的01H–FEH号分配给恣意的SC器材。每个器材的逻辑地址由人工经过“逻辑地址挑选器”设定。器材选通是由VXI的地址线A6-A13和地址修正线AM0-AM5来一起完结的，详细原理如图2所示。逻辑地址作为该器材的标准组态/操作寄存器的基地址。每个VXIbus器材有一组64字节的标准组态/操作寄存器坐落体系A16寻址空间的高16K字节。VXIbus体系中，各器材内部的各可寻址单元是统一分配的。每个器材都支撑16位寻址办法，每个器材64字节的最小地址空间是在寄存器基地址的基础上向上叠加的，假如器材的逻辑地址为V，则器材寄存器的基地址可由下式给出：
器材寄存器的基地址=215+214+V×64
选中模块的条件用逻辑表达式描绘为
CARDADDR=（A［13..6］=LA［7..0］）&&（AM ［5..0］=2DH||A M［5..0］=29H）&&（IACK* =1）&&（LWORD*=1），也可用言语描绘为：当器材被寻址时，接纳地址线A01-A15及地址修正线AM0-AM5上的信息，并将其与本模块上硬件地址开关设置的逻辑地址相比较，假如AM0-AM5上的逻辑值为29H或2DH，地址线A15，A14均为1，而且A13-A6上的逻辑值与模块的逻辑地址持平时，该器材被选通，接着其译码成果被送往下一级译码操控，经过对地址A01-A05进行译码选中模块在16位地址空间的操作寄存器。
组态寄存器的设置
ID寄存器
ID寄存器是读寄存器，用于答复本模块是寄存器基器材。其内容一般可由总线三态缓冲器读出。
类型寄存器
类型寄存器用于将本模块和其他模块差异。
状况寄存器
状况寄存器一般用5位，别离为CI（指令写入与否）、PASS（初始化或自检经过与否）、RDY（是否准备好）、DONE（指令是否履行结束）、MODID*（模块是否被辨认）。
以上只列出了三种比较根本的寄存器的运用状况，因为每个器材有64字节的标准组态/操作寄存器，其他寄存器的装备应根据需求进行组织。
DTB及DTB裁定
DTB及DTB裁定是VXI接口的中心， DTB首要包括：寻址总线、数据总线和操控总线。寻址线包括地址线A01～A31、数据选通线DS0*和DS1*、长字线LWORD* 、读写线WR* 和地址选通线AS*。存储器的最小寻址单位是字节，每一个字节都有仅有的二进制地址。VMEbus的数据宽度为32位，因而它能够一次进行传输4个字节单元中的部分或悉数字节单元，主模块用A02－A31地址线来决议所传输的哪一个4字节组，别的用4根信号线DS0*、DS1*、A01和LWORD*决议每次数据传输中所挑选的4字节组中的字节单元。字节界说及拜访操控别离见表1和2。别的，数据传输总线DTB有6根地址修正线（AM0～AM5），主模块可用它向从模块传递附加的二进制信息。根据VXIbus标准，A16器材只对地址修正码29H、2DH进行呼应，因而，AM2能够不参加译码。若只运用双字节拜访中的字节（0-1），因而，DS0*=0、DS1*=0、A01=0和LWORD*=1。
读写操控
该部分电路担任操控VXI总线与模块间的数据传输方向（DIR）和VXI总线与模块之间是否选通（DBEN）。逻辑表达式如下：
DIR = VWRITE*;
DBEN =（！VDS0* II ！VDS1*） && ！CARDADDR
发生内部读写和选通讯号
该部分电路用来完结DS0*、DS1*、AS*、WRITE*等信号的发生，这些信号不需求规划，直接运用背板供给的信号直接引进FPGA电路即可，但这些信号要根据实践进行组态。VXI总线数据传输应对信号（DTACK*）、锁存信号（LATCH*）、数据传输使能信号（DBEN*）根据实践要求进行规划，它们的时序比较复杂，因而一般选用AHDL描绘言语规划，经过状况机完结。
中止操控与呼应的处理
VXI的中止恳求和呼应的处理完结如下使命：
·运用7根中止恳求线之一贯监督中止恳求线的中止处理器恳求一个中止。
·监控地址总线的最低3位VA［3..1］、IACKIN*、IACK*，当IACKIN*传递到本模块时，比较VA［3..1］与自己运用的中止恳求IRQN*来判别是否为所恳求的中止。
·承认时，堵截中止菊花链，并吊销中止恳求，为中止器供给1~4字节的状况/辨认音讯；假如中止呼应条件不满意，则驱动IACKOUT*为低电平，将中止应对菊花链信号传递到下一个插槽的相应模块，中止恳求持续有用。
FPGA的规划
FPGA的规划一般选用比较盛行的MAX+PLUS II软件，完结VXI总线接口电路，FPGA的规划流程包括以下几个部分：
·规划输入。逻辑规划的输入办法有图形输入、文本输入、波形输入和由第三方EDA东西生成的EDIF网表输入等。其间较常用的是图形输入和文本输入。图形输入运用软件体系供给的元器材库及各种符号和连线画出电原理图，构成原理图输入文件。文本输入是指以各种硬件描绘言语为规划东西的规划办法。MAX+PLUS II软件包括集成的文本编辑程序和归纳东西，能够运用VHDL（超高速集成电路硬件描绘言语）、Verilog HDL、AHDL（Altera硬件描绘言语）等硬件描绘言语规划电路。
·编译。首要完结器材的挑选及适配，逻辑的归纳及器材的装入，延时信息的提取。
·仿真。是将编译发生的延时信息参加到规划中，进行布局布线后的仿真，与实践器材作业时的状况根本相同，能够查验电路的逻辑关系受布局布线的影响程度。
·时序剖析。能够核算点到点的器材延时矩阵，确认器材引脚上的树立时刻与坚持时刻要求，以及要害途径的传达延时。
·器材编程。用EPROM或编程电缆将经仿真验证的装备文件写入FPGA。
·在线校验。给体系参加实践鼓励，进行测验，以查看是否完结预订功用。
运用FPGA技能开发VXI接口电路时，要根据规划需求挑选适宜的开发体系。针对不同的VXI模块规划，选用相应容量和引脚数的FPGA芯片。在详细挑选FPGA芯片类型时，应该考虑以下几个要素：芯片内部可用逻辑门数量、引脚对引脚（pin-to-pin）逻辑延迟时刻、芯片的封装和引脚数等。在芯片的封装挑选上，关于支撑在线装备的芯片，能够选用外表贴装的，而关于只能用编程器装备的芯片，应尽量选用相似PLCC的封装，并考虑运用IC座。
结语
用可编程器材规划VXIbus模块的接口电路使规划大大简化了，缩短了开发周期，一起VXIbus模块的规划又有必定的规则可循，尤其是上文所说到的大部分内容在VXIbus模块规划中具有杰出的通用性，规划者能够根据功用要求的不同规划不同的逻辑电路，而接口部分的规划，可根据上文进行开发。
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