总线介绍航天科工

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总线介绍

1 前言

    
 随着电脑和机动衡量技术的进化,衡量仪器和处理器的涉及日趋密切。方今PC的年销售量近一亿台,在软硬件方面积累了汪洋经验,创建了足够的财富。总计机(尤指微型机)的好多收获很块就应用到衡量和仪器领域,如图形化用户界面(GUI)、分布式处理、提升速度和互连网功能等等,不久都移植到度量和仪器中。利用PC极其丰硕的软件和硬件能源,能够大大提升测试系统的效果,许多惠及实用的自动测试系统随之而爆发。与电脑相结合已经变成度量仪器和自动测试系统提升的必然趋势。

    
 所谓总线是指计算机、衡量仪器、自动测试系统里面以及互动音讯传递的国有通路,是电脑和内部测试系统的首要组成都部队分,其性质在计算机和自动测试系统中具有重庆大学的意义。总线是总括机、自动测试系统乃至互联网类别的底子。利用总线技术,能够大大简化系统结构,扩张系统的包容性、开放性、可信赖性和可维护性,便于举办标准化以及团队规模化的生育,从而明显降低系统花费。总线的种类很多,分类方法各类,仅按使用的场合可分为芯片总线、板内总线、机箱总线、设备互连总线、现场总线及互联网总线等七类别型。总线技术蕴涵的始末颇为常见,本文重要斟酌基于PC的测试系统的总线技术。限于篇幅,上面仅就与电脑相对独立的测量仪器机箱总线、度量仪器机箱(机柜)与电脑之间的互连总线等相关内容作一探索,以期引起我们的座谈。

2 机箱底板总线

自动测试系统机箱底板总线是指组成系统种种机箱的底版总线。在总线底板插槽上插入模拟量输入/输出、数字量输入/输出、频率和脉冲量输入/输出等成效插件,可构成具有不一致范畴和意义的自动测试系统。除了许多电脑总线可用作机箱底板总线之外,还有众多专程为自动测试系统规划的总线。这个总线可分为两类,一类是经有关规范组织公布的标准总线,另一类是各集团安插的专用总线。

2.1 STD和CAMAC总线

   
STD总线和CAMAC总线是最初标准的、应用比较广泛的测试系统机箱底板总线。STD总线于壹玖柒肆年推出,其插件板选拔小尺寸板子结构,印制电路板上带有边缘式印制插头(也叫“金手指”)。在同类板子中,由于其尺寸小,由此耐振动、冲击,具有优良的坚固性和可靠性,适合于工业监测控制场所的行使。由于那种总线标准的机箱、插件板结构简单、成本低,故而在一段时间内,STD总线标准的产品在工业监测控制领域得到广大的应用。不过,STD总线插件所用的边缘式印制插头存在接触不良的毛病,如今已慢慢被别的先进总线产品所代替。CAMAC总线是70年间初推出才一种专门为监测控制系统规划的正规机箱底板总线。其总线规范完整、严厉,曾得到广大的采用。近几年来,由于其余高品质总线的面世,那种总线已显滞后,同样处于被淘汰的长河。

2.2 ISA总线

    工业标准组织总线(Industrial Standard Architecture –
ISA)始于壹玖捌贰年,也是前期的一种总线,它实在属于PC总线,是一种8/十四位的非同步数据总线,工作频率8MHz,数据传输率为1Mbps(7人)或2Mbps(十六位)。ISA总线虽未被规范协会专业定为正规,但由于采纳广泛,已变成事实上的正统,在测试领域内以PC为根基的数额收集利用中近20年直接占据着主导地位。ISA总线尽管扩展了对计算机的补助能力,但仍存在不少不足之处,如I/O扩大能力差,边缘式印制插头(座)接触不良,耐振动、冲击能力差,对温湿度比较灵活而不适应工业现场工作等,在进度上已改成系统的瓶颈,已逐步被PCI、CompactPCI总线所代替。

2.3 VXI总线

     VXI (VMEbus eXtension for
Instrumentation)总线是VME总括机总线在仪表领域中的扩张,由HP等商户于1990年提议,1992年改为IEEE1155规范。在该系统中围绕机械、电气、控制措施、通信协议、电磁包容、软面板、驱动程序、I/O控制乃至机箱、印制电路板的VXI总线产品竞相同盟。VXI系统归结了电脑技术、GPIB技术、PC仪器技术、接口技术、VME总线和模块化结构技术的果实,一九九八年修订的VXI
2.0版本规范使用了VME总线的最新进展,提供了陆拾贰人扩张能力,数据传输率最高可达80Mbps。VXI系统最多可含蓄257个零件(装置),可整合1个或多少个子系统,各个子系统最多可含蓄13个插入式模块,插入3个机箱内,在组装大、中规模自动度量系统以及对速度、精度要求高的场子,具有其任何仪器无法比拟的优势。VXI总线支持即插即用、人机界面能够、资源利用率高、不难完毕系统合二为一,大大地减弱了研制周期,且方便升级和扩张。其日前的多个接纳热点是自1986年美国商人国家仪器集团(NI)推出的虚拟仪器(Virtual
Instrumnets)开发平台LabVIEW,虚拟仪器提议“软件即仪器”(The software is
the
instrument)的口号,由软件定义各种仪器的效能,带来了测试技术的变革。值得一提的是作者国已有过多单位如航天监测控制集团、中国防财经政法学院等进行了一多元的支出和行使切磋,成绩斐然。不足的是VXI系统的基金相对较高。

2.4 PCI、CompactPCI及PXI总线

    外围设备互连总线(Peripheral Component Interconnect –
PCI)由速龙集团于一九九一年提出后,非常的慢成为PC行业新的莫过于的科班,PCI总线是一种共同的、独立于CPU的32/61人局地总线,最高级工程师作频率33MHz,数据传输率为132Mbps(叁十六个人)和264Mbps(61人),很好地化解了ISA总线的瓶颈难题,并带来了着实的即插即用(PnP)功用,大大提升了系统的数量采集率。

   
CompactPCI总线由多家厂商于一九九三年提议,是PCI总线的12种标准之一,也是PCI总线的进步和扩充,在电气上完全与PCI包容,具有抗振颤和有利散热等,更适合于工业监测控制的行使。其数额大幅度同PCI,最高传输速率可达528Mbps。

 
   PXI总线是1999年United States国家仪器公司(NI)发布的一种高质量低价格的开放性、模块化仪器总线。PXI是PCI在仪器领域的扩大(PCI
eXtensions for
Instrumentation),是用于自动测试系统机箱底板总线的正式,在按图索骥结构方面与CompactPCI总线的要求基本相同,不相同的是PXI总线规范对机箱和印制电路板的温度、湿度、振动、冲击、电磁包容性和通风散热等提议了供给,与VXI总线的要求13分相像。在电气方面,PXI总线完全与CompactPCI总线包容。所分裂的是PXI总线为顺应于监测控制仪器、设备或类别的渴求,扩充了系统参考时钟、触发器总线、星型触发器和部分总线等内容。除了PXI系统有着多达7个插槽(三个系统槽和捌个仪器模块槽),而多数台式PCI系统仅有一个和多少个PCI插槽这一点距离之外,PXI总线与台式PCI规范具有完全相同的PCI品质。利用PCI-PCI桥技术扩大多台PXI系统,能够使扩大槽的多少在辩论上最多能达到258个。PXI将Windows
NT和Windows
95定义为其规范软件框架,并供给有所的仪器模块都不能够不带有按VISA规范编写的WIN32装置驱动程序,使PXI成为一种系统级规范,保障系统的简单集成与利用,从而进一步回落用户的开销开支,所以在多少搜集、工业自动化系统、总计机机械观测系统和图像处理等方面取得了广泛应用。

3 总结机与监测控制机箱之间互连总线

与总计机绝对独立的监测控制机箱或机柜须要用相应的总线(或标准接口)与计算机连接,以结合计控的自动测试系统或网络。实际运用时可应用串行总线也许并行总线三种办法展开延续。

3.1 串行总线

串行总线是指按位传送数据的通路。其总是线少、接口简单、费用低、传送距离远,被广泛用于PC与外设的三番五次和电脑互联网。常用的串行总线有卡宴S-232C、LANDS-422A、牧马人S-48伍 、USB及IEEE-1394等。

(1)奔驰M级S-232C串行接口

帕杰罗S-232C(Recommended
斯坦dard)串行接口是电脑与外设之间以及计算机与测试系统之间最简易、最广泛的总是方式,采取23线连接器。其最高的单向数据传输率为20kbps,此时的最大传输距离为15米。适当回落速率,其最大传输距离可达60米。但它只是一定的传导,仅用于不难或低速的种类,在其实使用中还有一定的市集。

(2)RS-422A总线

本田UR-VS-422A串行总线也是一种常用的接口总线,帮助有些对多点的通讯。它在传输速率、传送距离及抗干扰质量等方面均优于奥迪Q7S-232C,选择差动(差分)收发的干活措施,利用双端线来传送信号,最高数额传输率为10Mbps,此时的传输距离为120米,可连日来3五个收发器。如适当降低传输率,可扩张其电视发表距离。例如在10kbps时偏离可达1200米。

(3)奥德赛S-485串行总线

帕JeroS-485是一种典型的串行总线,扶助有些对多点的通讯,选取双绞线连接,可总是三拾叁个收发器,其余特色与ENVISIONS-422A总线接近,在监测控制系统中赢得相比广泛的应用,但不可能满意急忙测试系统的利用须要。

(4)通用串行总线USB

通用串行总线USB(Universal Serial
Bus)是由United States多家店铺在1991年建议的一种高质量串行总线规范,即使最近还未获得规范协会确认,但早已改成实际的正儿八经。那种串行总线具有传输速率高、即插即用、急迫换(带电插拔)和可采纳总线传送电源等风味,能三番五次12七个装置。其电缆唯有一对信号线和一对电源线,工作于最高12Mbps的中级速度,传输距离30米,轻巧便宜,适用于传递文件数量和音响信号,新的PC机都已配上USB总线接口。

(5)IEEE 1394串行总线

IEEE1394串行总线(又叫前方-FireWire)是由苹果集团于80时代建议的,壹玖玖贰年被IEEE接受,当时最高传输速率400Mbitps,传输距离72米,今后还要按800M、1.6G及3.2
Gbitps分段提升。它有两对信号线和一对电缆线,在无HUB时可用任何措施连接6一个装置。而且援救即插即用、带电插拔。这是一种采用前景卓殊广阔的串行总线,和USB总线做事于差别的作用范围,可互相合营使用,适用于动画等录制信号的传导,可用以连接电脑的长足外部设备,也可用于连接数字TV、VCD等消费类电子装置以及作为测试仪器的数据传输总线。在监测控制系统中,它可作为机箱底板总线的备份总线,以及作为总括机与高速数据采集系统互连总线。不过当下支持IEEE
1394配备还不很多。

3.2 并行总线

在集成式自动测试系统中,计算机与测试部分可比接近,为增高数据传输速率,大多使用互动总线进行连接。并行总线也分为标准的和非标准化准两类。常用的互相标准总线有通用接口总线IEEE
488和ANSI X3.131-1990SCSI总线。非标准化准的竞相总线也很多。多数厂家协调统一筹划专用的并行总线,再经过总线转换接口,将总括机和测试部分连接起来。

(1)IEEE 488总线

IEEE 488通用接口总线又称GPIB(General Purpose Interface
Bus)总线,是HP公司在70年份推出的台式仪器接口总线,因而又叫HPIB(HP
Interface Bus),一九七二年IEEE和IEC确认为IEEE 488和IEC
652专业。该标准总线在仪表、仪表及监测控制领域获得了最常见的采用。那种系统是在计算机中插入一块GPIB接口卡,通过24或25线电缆连接到仪器端的GPIB接口。当电脑的总线变化时,例如使用ISA或PCI等不等总线,接口卡也随之更改,别的部分可涵养不变,从而使GPIB系统能适应微型总括机总线的飞跃变动。由于GPIB系统在PC现身的早期问世,所以有肯定的局限性。如其数据线只有8根,传输速率最高1Mbps,传输距离20米(加驱动器可达500米)等等。就算如此,目前仍是仪器、仪表及监测控制系统与计算机互连的主流并行总线。因为有着GPIB接口的台式仪器的品类和数码都强烈超越倍受青眼的VXI仪器,而且在时下采纳的VXI系统中,与GPIB混合应用比例一点都不小,还有卓殊数量接纳外主要控制电脑控制的VXI系统,其处理器通过GPIB电缆和GPIB-VXI接口举办支配。以PCI为根基的PXI系统,也都怀有GPIB接口。所以,在一定长的时刻内,GPIB系统仍将在其实使用中,尤其是中、低速范围内的总结机外设总线应用中据为己有一定的市镇。

(2)SCSI总线

SCSI总线的原型是美利坚合资国Shugart公司推出的,用于总结机与硬盘驱动器之间传输数据的SASI(Shugart
Associates System Interface)总线,一九九〇年成为U.S.A.国标ANSI
X3.131,该名为SCSI总线(Small Computer System
Interface)。其数据线为10个人,速度可达5Mbps,传输距离6米(加驱动器可达25米),经济体创新又陆续推出SCSI-2
Fast and Wide和SCSI-3(又称Ultra
SCSI)总线,原SCSI总线改称SCSI-1总线。该总线的传输速率很高,现已广泛用作计算机的长足外设总线,如三番五次高速硬盘驱动器。许多高速数据采集系统也用它与计算机互连。如今仍处于发展之中。

航天科工,(3)MXI总线

MXI总线(多系统扩充接口Multi-system eXtension Interface
bus)是一种高质量非标准化准的通用多用户并行总线,具有很好的使用前景。它是NI(National
Instruments)集团于1986年出产的三12位高速并行互连总线,最高速度可达23Mbps,传输距离20米。MXI总线通过电线与五个零部件连接,接纳硬件映象通信设计,不需求高级软件,一根MXI电缆上可再而三九个MXI器件。其电缆自个儿是相通的,MXI器件通过简单地读写相应的地方空间就可径直访问其余全数器件的财富而无需任何软件协议。如今,VXI总线的监测控制机箱大都用那种总线与总结机互连。它将改成VXI总线机箱与电脑互连的实在的专业总线。

4 结束语

   
由前面包车型客车介绍能够看来,在衡量和仪器系统机箱底板总线中,CompactPCI和VXI总线代表着那类总线当前的品位,相应产品正在急迅升高之中。在度量仪器机箱与电脑的互连总线中,IEEE
488通用接口总线由于前述原因,仍将在有的低速系统中被选取一段非常短的光阴,在飞速系统中,将被SCSI总线所代替。MXI总线将用作VXI机箱与电脑互的莫过于的专业总线。但由于串行总线,如USB、FireWire总线等,在传输速率上得到了根本突破,且价格便宜,有也许逐步替代现有的其他并行或串行互连总线,并化作度量和仪器互联网总线之一。特别是FireWire总线,它的传输速率可高达3.2Gbps,利用它不仅可组合高快速检查和测试控互联网,还是可以代替衡量和仪器系统机箱底板的并行总线,或作为冗余监测控制系统中的机箱底板并行总线的备份总线,具有很好的采纳前景。

 
   监测控制系统正向着高效、高速、高精度和高可相信性,以及自动化、智能和网络化方向进步,监测控制总线将为促成那几个指标起主要意义。近日国外众多小卖部正在积极研究、开发Infranet-Intranet-Internet网络连接标准,尽或许接纳现有的WWW(万维网)技术,将征集到的多少和控制参数直接放到HTML(超文本标志语言)文书档案中,使长途用户能够透过Internet对生育进度进展走访,或控制远地实验室内的智能设备。那将为支付开放型、全分布式、智能化的监测控制互联网体系创建条件。这个都将对监测控制系统的系统布局的革命和质量的增加产生重庆大学影响

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