VME buss princip och tillämpning
VME (VersaModule Eurocard)-buss är en allmän-datorbuss som kombinerar den elektriska standarden hos Motorolas Versa-buss med den mekaniska formfaktorn för Eurocard-standarden som är etablerad i Europa, och är en öppen arkitektur. Den definierar ett system för sammankoppling av databehandling, datalagring och anslutning av perifera styrenheter i en nära kopplad hårdvaruarkitektur. Under åren har VME-systemet utvecklats till ett väl-etablerat system kring vilket produkter har utvecklats för industriell kontroll, militära system, flyg-, transport- och medicinska tillämpningar.
Funktioner hos VME
VME:s dataöverföringsmekanism är asynkron, med flera busscykler, adressbredder på 16, 24, 32, 40 eller 64 bitar och datalinjebredder på 8, 16, 24, 32 och 64 bitar, och systemet kan välja dem dynamiskt. Dess dataöverföringsmetod är asynkron, så den är endast föremål för signalutbytesprotokollet och är inte beroende av systemklockan; dess dataöverföringshastighet är från 0 till 500 Mb/s; dessutom finns det kapacitet för ojämn dataöverföring, felkorrigering och själv-diagnostik och användardefinierade-I/O-portar; den är utrustad med 21 plugg-inplatser och flera bakplan, som kan användas i militära tillämpningar Conduction Cooling Module.
VME-arkitektur
Eftersom det är en kombination av två standarder kan VME-systemet också ses som två delar. En del är den mekaniska arkitekturen, som bestämmer storleken på bakplanen, frontpanelerna och inbyggda kort i VMEbus-systemet, och den andra delen är den funktionella arkitekturen, som definierar systemets flöde.
1. VME Mechanical Architecture
Huvuddelen av VME:s mekaniska struktur är bakplanet, som är ett tryckt kretskort. Den finns i tre storlekar: 3U (160 mm × 100 mm), 6U (160 mm × 233 mm) och 9U (367 mm × 400 mm). Enligt VME64x-standarden finns det tre typer av kontakter i VME-systemet, vilka är P0/J0, P1/J1 och P2/J2, där "P" och "J" står för PLUG- respektive JACK-kontakter. P1/J1- och P2/J2-kontakterna har 96 stift arrangerade i tre rader med 32 stift vardera, medan P0/J0-kontakten har 95 stift. 3U-bakplan har bara P1/J1- eller P2/J2-kontakter, medan 6U-bakplan har både J1- och J2-kontakter.
2. Funktionell struktur för VME
Som visas i figur 1 kan VME:s funktionella arkitektur beskrivas som att den består av signallinjer, bakplansgränssnittslogik och funktionsmoduler. Prestanda för bakplanets gränssnittslogik styrs av ett antal egenskaper på bakplanet, såsom signalledningsimpedans, utbredningstid, avslutningsvärden och så vidare. Den och signalledningarna är länken mellan de olika delarna av systemet. Funktionella moduler, å andra sidan, är samlingar av kretsar som utför specifika uppgifter. Bland dem kallas huvudmodulen master, som bestämmer ordningen för dataöverföring; modulerna som agerar enligt masterns dataöverföring kallas slavar, och modulen som ansvarar för att övervaka adressen till dataöverföringsdestinationen kallas platsövervakningsanordningen. Dessutom finns det moduler som utfärdar och behandlar avbrottsförfrågningar, och skiljedomsmoduler som avgör och behandlar förfrågningar från andra moduler. Givetvis finns det även moduler som ger ut klocksignaler och moduler som övervakar driften av systemets strömförsörjning.
VME funktionell arkitektur
Var och en av dessa moduler har sin egen arbetsfördelning, men för att arbeta tillsammans tillsammans behöver de stöd av bussar. Bussarna i VME-systemet är indelade i fyra huvudkategorier: dataöverföringsbussen, dataöverföringsmedlingsbussen, prioritetsavbrottsbussen och den allmänna-bussen.
Dataöverföringsbussen är en-asynkron parallell dataöverföringsbuss med hög hastighet som kan överföra data och adresssignaler. Masterenheter, slavenheter, avbrottsmoduler och avbrottshanteringsmoduler utbyter data två och två via den. Två andra moduler, busstimern och JACK daisy-chain-drivrutinen, deltar också i databehandlingen via dataöverföringsbussen.
Dataöverföringsarbitreringsbussen är inställd för att säkerställa att endast en modul upptar dataöverföringsbussen vid en given tidpunkt. Begäran och skiljedomsmodulerna som arbetar med den kommer att ladda koordinera de kommandon som utfärdas av modulerna. Skiljedomsmodulen är i den första luckan i bakplanet och bestämmer vilken huvudenhet som kommer att ha prioritet vid användning av bussresurserna. Specifika bestämningsmetoder inkluderar en prioritetsalgoritm, en round-robin-algoritm och andra sekvenseringsalgoritmer. Prioritetsavbrottsbussen är bussen som hanterar avbrottsbegäranden för varje modul. Olika avbrottsbegäranden kategoriseras i sju nivåer i VME, och beroende på nivån på nivån, fungerar de för att avbryta signallinjerna.
Den sista bussen är den allmänna bussen. Den så-allmänna-bussen är bussen som är ansvarig för några av systemets grundläggande uppgifter, inklusive kontroll av klockan, initiering, feldetektering och andra uppgifter. Den består av två klocklinjer, en systemåterställningslinje, en systemfellinje, en AC-fellinje och en seriell datalinje.
Modulerna är fördelade i en parallell struktur, och alla data och kommandon sänds genom den underliggande Klass 4-bussen i systemet, och läget för signalerna är TTL-nivåsignalering.
VME buss familj
● VME64
Med utvecklingen av perifer teknologi var uppgradering av VME-systemet oundviklig. 1995 lanserades VME64, en ny generation av VME-bussarkitektur. Jämfört med det traditionella VME-systemet ökar VME64 överföringsbandbredden, utökar adressutrymmet och underlättar in- och urkoppling av kortet. Den utökade datalinjebredden och adressintervallet till 64 bitar för 6U-kort, tillhandahöll 32-- och 40-bitars adressmoduler för 3U-kort, ökade överföringsbandbredden till 80 Mb/s, ökade busslåscykeln, lade till den första platsdetekteringsfunktionen och lade till stöd för hot-plugging.
● VME64 förlängning
Tillägget VME64 är en ny standard som antogs 1997 och är även känd som VME64x. Den lägger till en 160-stifts kontaktfamilj (arrangerad i 5 rader), en P0/J0-kontakt mellan P1/J1 och P2/J2, och ett nytt 3,3V strömstift. Systemets två nya kantbusslingor ökar datahastigheten till 160 Mb/s. Dessutom har en EMC-frontpanel och ESD-funktioner lagts till.
● VME320
Den kanske största förbättringen i VME320 är användningen av en stjärnanslutning i syfte att accelerera dataöverföringen. Den använder ett protokoll som kallas 2eSST, vilket är ett källsynkront överföringsprotokoll som ökar den teoretiska datahastigheten till 320 Mb/s. VME320 stöds dock inte brett.
Det finns många andra protokoll som härrör från VME som inte beskrivs här.
Trender inom VME
Den nuvarande fördelen med VME-teknik ligger i dess många år av teknisk ackumulering, dess kompletta specifikation och starka tekniska stöd för att möta de specifika kraven från de flesta kunder. Dessutom är dess modularitet också en mycket stor fördel, för för många inbyggda system är det vanligt att lägga till ytterligare I/O, och VME kan mycket väl uppfylla denna funktion. VME har 21 expansionsplatser, och de nyligen tillagda modulerna påverkar inte systemets övergripande prestanda.
VME är dock en teknik som föddes för 25 år sedan, och många användare är inte nöjda med VME:s framsteg när det gäller bandbredd. För i denna tid av massiv data är bandbredd en överväldigande indikator. Men leverantörer har inte tappat tron på VME och gör allt de kan för att förlänga livslängden för VME. VXS-standarden introducerad av SBS och VPX-standarden utvecklad av VITA (VME International Trade Association) är ett nytt försök. vXS skapar förutsättningar för referenser till switchade tyger, medan VPX höjer den switchade vävsignalhastigheten till 6,25 Gb/s. Samtidigt börjar många VME-bussbakplan att användas på samma sätt. Många VMEbus-bakplan började använda PMC (PCI Mezzanine Card)-kortplatser för att möjliggöra direkt användning av PCI-kort. Tillverkarna tog också de konstruktionsmässiga delarna av PCI-kort för att hålla VME-kort uppdaterade med branschen.
VME:s prestationer är välkända, men tillverkarna måste fortsätta att arbeta hårt för att föryngra det under det kommande decenniet. En tyst nedgång för denna mycket motståndskraftiga teknik är förmodligen inget de flesta skulle vilja se.