Elektronika - baza wiedzy

Interface równoległy VXI


Standard interfejsu VXI (VMEbus Extension for Instrumentation) przeznaczony jest do sterowania i obsługi zautomatyzowanych, modułowych systemów pomiarowych. Wykorzystywany może być w różnych dziedzinach, z pozoru tak odległych, jak:

produkcja samochodów,
kontrola działania elektrowni jądrowych,
nadzorowanie lotu supernowoczesnych samolotów bojowych i ogromnych Jumbo-Jetów,
kontrola zanieczyszczeń środowiska,
nadzór nad złożonymi urządzeniami diagnostyki medycznej.
Stworzono interfejs, który łączy zalety powstałego w latach siedemdziesiątych interfejsu IEC-625 (prostota, elastyczność, programowanie urządzeń z pomocą kodu ASCII) z szybkością wprowadzonego w 1982 r. przez firmę Motorola interfejsu VME, korzystającego z kart modułowych o znormalizowanych wymiarach. Zastosowanie w VXI elementów standardu VME wymagało wielu ich modyfikacji. VME jest interfejsem, który zdobył sobie ogromną popularność w zakresie zarządzania zespołami komputerowymi. Nie był jednak optymalizowany pod kątem użycia go do sterowania systemami pomiarowymi. Dotyczy to przede wszystkim zastosowanych rozwiązań i sposobu wykonania jego płyty głównej. Magistrala elektryczna VME charakteryzuje się stosunkowo wysokim poziomem szumów własnych i brakiem skutecznego sposobu ich ekranowania, co praktycznie uniemożliwia przesyłanie po niej wielu dobrze zdefiniowanych czasowo (niewielki czas opóźnienia i małe rozrzuty) impulsów synchronizacji, sygnałów zegarowych o wysokiej częstotliwości (100 [MHz]) oraz niskonapięciowych sygnałów analogowych. Ponadto, zakresy napięć zasilających i wielkość dostarczanej mocy zdefiniowane dla VME są zbyt ograniczone w stosunku do wymagań oprzyrządowania modułowego. Stąd właśnie wynikała konieczność znacznego rozszerzenia funkcji elektrycznych magistrali VME, co oczywiście automatycznie pociągało za sobą potrzebę dokonania wielu zmian w pozostałych związanych z nią normach. Jednakże zastosowanie nowych rozwiązań w żadnym stopniu nie naruszyło podstawowych zasad działania magistrali VME - stanowi ona jądro standardu VXI i zapewnia poprawną pracę modułów VME w środowisku VXI.

Wersja 1.3 specyfikacji Systemu VXI zawiera szczegółowy opis techniczny parametrów i przyjętych rozwiązań, pogrupowany w następujące działy tematyczne:

adaptacja magistrali VME (VMEbus Implementation),
zagadnienia elektryczne (Electrical),
zagadnienia mechaniczne (Mechanical),
dopasowanie elektromagnetyczne (Electromagnetic Compatibility),
zasilanie systemu (System Power),
działanie urządzeń VXI (VXIbus Device Operation),
zasady komunikowania się urządzeń VXI (VXIbus Device Communication Protocols),
zasoby systemu (System Resources),
przyrządy VXI (VXIbus Instruments),
interfejs przejścia IEEE-488/VXI (488/VXI Interface),
formaty komend i odpowiedzi (Command and Event Formats),
konfiguracje w pracy dynamicznej (Dynamic Configurations),
sposób podziału pamięci (Shared Memory Protocol).



Mimo obszerności, specyfikacja VXI pozostawia niezwykle dużo swobody wytwórcom i użytkownikom systemu, ściśle precyzując wyłącznie niezbędne węzłowe zagadnienia, decydujące o organizacji i zasadach jego funkcjonowania.

Charakterystyka :

Standard VXI specyfikuje cztery rozmiary modułów funkcjonalnych, zgodnych ze znormalizowanymi wymiarami eurokart. W zależnoci od typu modułu, może on być połączony z płytą główną za pomocą jednego (P1), dwóch (P1, P2) lub trzech (P1, P2, P3) złączy 96-stykowych. Złącze P1 jest jedynym obowiązkowym złączem interfejsu VXI. Elementem zespalającym mechanicznie i elektrycznie poszczególne moduły VXI ze sobą w jeden system (podsystem), jest obudowa, zwana również kasetą. Zestaw trzynastu modułów stanowi zamknięty podsystem VXI. System VXI może być skomponowany z wielu podsystemów, które są ze sobą połączone za pomocą właściwego dla całego systemu interfejsu (np. IEEE-488, RS-232C, VME, MXI itp.).


Najważniejszym elementem kasety jest płyta główna (ang. backplane) magistrali VXI, która - zapewniając idealne połączenia elek-tryczne w systemie - daje jednocześnie gwarancję nie zakłócanej trans-misji wszystkich sygnałów pojawiających się na magistrali, zarówno cyfrowych, jak i analogowych. Poprawność wykonania płyty głównej jest więc bardzo istotna dla działania całego systemu. Troska twór-ców standardu o stosowanie w urządzeniach VXI płyty głównej o para-metrach technicznych znacznie przewyższających parametry płyty głów-nej magistrali VME znalazła swój wyraz w specyfikacji VXI. Znaleźć w niej można przejrzyście przedstawioną technikę projektowania i wykonania płyty głównej, zapewniającą możliwie najniższy poziom szumów przy jednoczesnym (koniecznym dla prawidłowego działania systemu) wysokim stopniu "upakowania" połączeń elektrycznych-. Moduły VXI wsuwane są do kasety po odpowiednio wyprofilowa-nych prowadnicach znajdujących się przed płyn główną. Zwykle po umieszczeniu modułów w odpowiednich stanowiskach blokuje się je mechanicznie (zatrzask lub śruba), zabezpieczając się w ten sposób przed ich przypadkowym wysunięciem. Istotną cechą systemu VXL jest możliwość instalacji modułu typu C w kasecie typu D. Zainsta-lowania modułu można dokonać dwoma sposobami. Pierwszy z nich jest stosowany w przypadku montowania większej liczby modułów o zmniejszonym wymiarze - instaluje się wtedy w kasecie dodatkową, podwyższoną płytę z prowadnicami, w które wsuwane są moduły typu C. Drugi sposób jest wykorzystywany, gdy instaluje się jeden lub dwa moduły typu C - są one osadzane w tzw. nośnikach (cartier) i montowane w kasecie jak moduły typu D. Jeśli zachodzi konieczność montażu mo-dułów typu A lub B (VXI lub VME) w kasecie typu D, to wykorzystuje się do tego celu specjalne moduły konwersji. Nośniki, o których by-ła mowa poprzednio, nie znajdują w tym przypadku zastosowania ze względu na dwukrotnie zmniejszoną głębokość modułów omawiane-go typu. W przestrzeni kasety znajdującej się poza płytą główną umieszczane są zwykle układy zasilania i chłodzenia całego systemu. W normie VXI nie sprecyzowano jednak, w którym miejscu kasety powinny znajdować się wymienione układy, jak również nie dokonano specyfikacji rozmiesz-czenia wlotów i wylotów powietrza; kwestię tę pozostawiono w gestii wytwórców obudów. Jedynym wyraźnym zapisem w tym względzie, znajdującym się w specyfikacji VXI, jest ustalenie, że cyrkulacja wewnętrzna powietrza chłodzącego odbywa się od dołu do góry modu-łów (od złącza P3 do P1). Każdy producent modułów VXI jest zobowią-zany do przedstawienia konkretnych wymagań dotyczących pobieranej mocy i pożądanych warunków chłodzenia, zapewniających poprawną pracę jego urządzenia w środowisku VXI. Podobnie wytwórcy kaset VXI mają obowiązek specyfikowania maksymalnej mocy dostarczanej przez układy zasilania oraz wydolności układu chłodzącego zastosowanego w ich produkcie. Reszta zależy od użytkownika, który bierze na siebie obowiązek kontrolowania, czy moc układu zasilającego i parametry układu chłodzącego zainstalowanego w kasecie są zgodne z wymaganiami energetycznymi i normami odbioru ciepła dla wszyst-kich zamontowanych modułów. Występuje zatem sytuacja inna niż w przypadku tradycyjnego oprzyrządowania, gdzie użytkownika nie interesowały zbytnio parametry zastosowanych w nim układów zasilania i chłodzenia (poza zgodnością standardu zewnętrznego przyłącza zasilającego z parametrami sieci energetycznej).


Niewielka szerokość płyty czołowej pojedynczego modułu VXI nic daje możliwości montażu mechanicznego zbyt wielu elementów (w przypadku urządzeń modułowych połączonych wspólną magistralą sygnałową nie ma zresztą takiej potrzeby). Zwykle umieszcza się tam tylko złącza wejścia wyjścia, diody luminescencyjne informujące użytkownika o aktualnym stanie urządzenia, mikrowyłączniki, wyjścia sygnałów testujących itp. Jest to zgodne z obserwowaną od kilku lat tendencją, polegającą na zmniejszaniu liczby pokręteł i przycisków na płytach czołowych urządzeń (nie tylko w wykonaniu modułowym).
W magistrali ogólnej standardu VXI można wyróżnić osiem typów szyn, które fizycznie są składnikami płyty głównej:

VME,
wyzwalania,
sumy analogowej,
zasilania,
impulsów zegarowych,
synchronizacji,
układu połączenia w gwiazdkę,
identyfikacji modułu,
szyny lokalnej.



MAGISTRALA OGÓLNEGO PRZEZNACZENIA


Szyna VME (magistrala VME)


Szyna VME w sensie formalnym jest magistralą. Można ją podzielić na cztery szyny niższego rzędu:

szynę transmisji danych (VME Data Transfer Bus), składającą się z linii adresowych, linii danych oraz linii sterowania. Zapewnia ona szybkie, asynchroniczne przekazywanie danych między modułami w postaci słów 8-, 16- lub 32-bitowych. Przestrzeń adresowa wykorzystywana przez tę szynę jest podzielona na trzy główne klasy, obejmujące:
adresy skrócone (A 16) - 64 kB,
adresy standardowe (A24) - 16 MB,
adresy rozszerzone (A32) - 4 GB;



szynę arbitrażu transmisji danych (VME Data Transfer Bus Arbitration Bus),niezbędną przy założeniu, że w systemie VME może istnieć więcej niż jedna jednostka centralna lub źródło przerwań systemowych. Jej zadaniem jest zagwarantowanie, że w danej chwili jedna i tylko jedna jednostka centralna wykorzystuje szynę danych;
szynę przerwań priorytetowych (VME Priority Interrupt Bus), identyfikującą status urządzenia wymagającego obsługi ze strony źródła przerwań systemowych. Jest ona wykorzystywana wtedy, gdy urządzenie VXI zakończy działanie i oczekuje na przekaz danych bądź na kolejne instrukcje od jednostki centralnej. Dzięki temu informacja o statusie urządzenia dociera do jednostki centralnej bez konieczności wykonywania pętli programowych (działanie podobne do funkcji SRQ stosowanej w magistrali IEC-625). Priorytet przerwań określany jest w skali siedmiopoziomowej;
szynę pomocniczą (VME Utilities Bus) zapewniającą rozdział mocy, transmisję impulsów zegarowych, przeprowadzenie procesu inicjalizacji i detekcję stanu awaryjnego systemu.



Szyna wyzwalania


Szyna wyzwalania zawiera osiem linii TTL (TTLTRG* -gwiazdka oznacza aktywność linii w stanie niskim) oraz sześć linii ECL (ECLTRG). Linie TTL i ECL różnią się przede wszystkim szybkością działania (maksymalna szybkość transmisji impulsów zegarowych wynosi 12,5 MHz dla linii TTLTRG* i 62,5 MHz dla linii ECLTRG). Wszystkie linie TTL i dwie linie ECL są dostępne poprzez złącze P1, zaś pozostałe 4 linie ECL są doprowadzone do złącza P3. Każdy moduł w podsystemie VXI może wysyłać i otrzymywać informację, korzystając z linii szyny wyzwalania. Mogą one być używane do: wyzwalania, taktowania, przesyłania potwierdzeń oraz transmisji danych.


Działanie linii TTLTRG* może przebiegać według sześciu następujących sposobów:

wyzwalanie synchroniczne (bez potwierdzeń) realizowane przez jedną linię dołączoną do wszystkich odbiorników, z maksymalną częstotliwością równą 12,5 MHz;
wyzwalanie semisynchroniczne (z koniecznym potwierdzeniem od wszystkich odbiorników) realizowane przez jedną linię. Maksymalna, możliwa do uzyskania częstość potwierdzeń wynosi 12,5 MHz;
wyzwalanie asynchroniczne (z potwierdzeniem) realizowane przez dwie linie TTL w układzie nadajnik-odbiornik, z maksymalną częstotliwością równą 12,5 MHz;
transmisja impulsów zegarowych o częstotliwościach od 0 do 12,5 MHz;
równoległa transmisja danych w układzie siedmiu linii wykorzystywanych do transmisji i jednej do taktowania;
operacja START/STOP polegająca na synchronicznym rozpoczęciu i zakończeniu działania wszystkich modułów zainstalowanych w podsystemie.



Sposoby wykorzystania linii ECLTRG są prawie identyczne (z wyjątkiem szybkości działania) z przedstawionymi sposobami wykorzystania linii TTLTRG*. Wyjątek stanowi tzw. rozszerzony protokół operacji START/STOP, pozwalający ściśle związać w czasie działanie dwóch urządzeń należących do różnych klas sprzętu (np.: jedno z nich wymaga impulsów zegarowych o częstotliwości jedynie 10 MHz, natomiast drugie taktowane jest impulsami o częstotliwości 100 MHz).


Szyna sumy analogowej


Szyna sumy analogowej zapewnia każdemu modułowi zainstalowanemu w systemie możliwość wysłania lub odebrania sygnału analogowego. Źródłem sygnału przesyłanego po tej szynie jest, zainstalowany w każdym module, analogowy sterownik prądowy. Odebranie sygnału z szyny odbywa się poprzez wzmacniacz analogowy o wysokiej impedancji. Szyna sumy analogowej na obu swych końcach mieszczących się wewnątrz płyty głównej jest zwarta do masy poprzez oporniki 5O-omowe, a jej złącza elektryczne ulokowane są daleko od źródeł innych aktywnych sygnałów. W układzie tym trzy generatory wprowadzają w różne miejsca szyny wytwarzane przez siebie przebiegi. W rezultacie tego procesu, w module odbierającym pojawia się sygnał będący sumą sygnałów wejściowych. Niewątpliwą zaletą tego sposobu uzyskiwania skomplikowanych przebiegów jest możliwość ich wytwarzania przez stosunkowo proste i tanie generatory sygnałów składowych.


Szyna zasilania


Szyna zasilania jest w stanie dostarczyć 268 W sumarycznej mocy za pomocą złączy P1, P2 i P3 (moduł typu D). Moc ta dostarczana jest w postaci siedmiu różnych napięć stabilizowanych. W razie konieczności można wytworzyć dodatkowe, niższe napięcia (np. +15 i -15 V niezbędne do zasilania wzmacniaczy operacyjnych), instalując na karcie dodatkowe stabilizatory pracujące przy napięciu +24 i -24 V. Wyższe napięcia można otrzymywać montując w modułach konwertery DCIDC.


Szyna transmisji danych zapewnia szybkie, asynchroniczne przekazywanie danych między modułami w postaci słów 8-, 16- lub 32-bitowych.


MAGISTRALA SPECJALNA


Szyna impulsów zegarowych i synchronizacji


Po liniach szyny impulsów zegarowych i synchronizacji przesyłane są 2 synchroniczne sygnały zegarowe oraz 1 sygnał synchronizacji. Impulsy zegarowe o częstotliwości 10 MHz (CLK10) dostępne są przez złącze PZ, natomiast impulsy zegarowe o częstotliwości 100 MHz (CLK100) oraz impulsy synchronizujące {SYNC100) dołączone są do złącza P3. W obu przypadkach zapewnione jest ekranowanie linii przesyłowych i końcówek elektrycznych, co pozwala zminimalizować ewentualne szumy i rozrzut (mniejszy niż 2 ns, między stanowiskiem 1 i 12 dla CLK100) wymienionych sygnałów. Impulsy zegarowe i synchronizacji (logika ECL) są zwykle wytwarzane w module stanowiska 0, choć dopuszcza się także możliwość wytwarzania ich w zewnętrznym źródle i wprowadzania do modułu stanowiska 0 poprzez jego płytę czołową. Ich transmisja od modułu stanowiska 0 do pozostałych dwunastu modułów jest realizowana poprzez jednostki bufonujące. Dzięki temu na parametry sygnałów przenoszonych po tej magistrali nie ma wpływu liczba zainstalowanych w podsystemie modułów. Wykorzystanie sygnału SYNCI00, czasowo zbieżnego z narastającym zboczem sygnału CLK100, daje możliwość uzyskania bardzo dobrej synchronizacji i koordynacji działania między wieloma modułami podsystemu.


Szyna połączenia w gwiazdę


Centralnym punktem układu połączenia w gwiazdę jest moduł stanowiska 0, połączony z każdym spośród pozostałych dwunastu modułów podsystemu dwiema liniami (STARX i STARY), działającymi w logice ECL. Szyna ta zapewnia szybką, nadzorowaną przez moduł stanowiska 0 komunikację między urządzeniami zainstalowanymi w podsystemie, przy czym maksymalne rozrzuty czasowe między dwoma sygnałami pojawiającymi się na liniach STAR nie przekraczają 2 ns. Maksymalny czas opóźnienia między modułem stanowiska 0 a dowolnym, innym modułem podsystemu jest rzędu 5 ns.


Szyna identyfikacji modułu


Szyna identyfikacji modułu pozwala na automatyczne ustalanie miejsca w kasecie (numeru stanowiska), w którym zainstalowane jest logiczne urządzenie VXI. Dwanaście linii identyfikacyjnych {ang. MODID lines), podłączonych do złącza P2 , zapewnia komunikację między modułem stanowiska 0 a pozostałymi dwunastoma modułami podsystemu oraz wykrywa obecność modułu w stanowisku, nawet w przypadku jego uszkodzenia. Uaktywnienie konkretnej linii MODID objawia się rozjaśnieniem lampek kontrolnych na płycie czołowej modułu lub nad modułem. Technika działania tej szyny polega na uaktywnianiu poszczególnych linii MODID i odbieraniu informacji z rejestrów autokonfiguracyjnych każdego urządzenia. Jej główną zaletą jest możliwość automatycznego tworzenia "mapy" podsystemu, bez konieczności ustawiania odpowiednich przełączników zainstalowanych w modułach. Jest to jednak wykonalne jedynie dla modułów wyposażonych w złącze PZ.



MAGISTRALA WYDZIELONA (SZYNA LOKALNA)


Magistralę tę tworzy szyna lokalna umożliwiającą komunikowanie się sąsiadujących ze sobą modułów podsystemu VXI. Można wyróżnić dwie jego części: jedną - łączącą dany moduł z modułem usytuowanym po jego lewej stronie oraz drugą - łączącą dany moduł z modułem zainstalowanym prawostronnie . Wyjątkiem od tej zasady jest moduł stanowiska 0, dla którego lewostronnym sąsiedztwem jest moduł zainstalowany w stanowisku 12. Standardowe stanowisko (w kasecie typu D1-wyposażone jest w siedemdziesiąt dwie linie szyny lokalnej (trzydzieści sześć linii po każdej stronie stanowiska), z czego dwadzieścia cztery linie są dołączone do złącza P2, pozostałych czterdzieści osiem jest dołączonych do złącza P3, Sygnały dozwolone do przenoszenia po tej szynie zostały podzielone na pięć klas)


Klasy sygnałów dozwolonych na erynie lokalnej


Maksymalny, dopuszczalny prąd w liniach szyny lokalnej nie powinien przekraczać 500 mA, aby uniknąć sytuacji, w której na liniach szyny lokalnej mogłyby się pojawić jednocześnie sygnały należące do różnych klas, wyposaża się każdy moduł w odpowiedni przełącznik zainstalowany na jego płycie czołowej (ang, keying mechanism). Jego nastawy określają dopuszczalną klasę sygnału na liniach szyny lokalnej, co skutecznie zabezpiecza przed ewentualnym uszkodzeniem modułu.


Główną zaletą szyny lokalnej jest ograniczenie liczby połączeń kablowych między płytami czołowymi modułów oraz przyspieszenie międzymodułowej transmisji informacji i sygnałów bez angażowania w ten proces szyny VME lub dowolnej innej szyny magistrali ogólnego przeznaczenia.


Standard VXI, poza omówionym zestawem magistral, ma w swej strukturze elektrycznej 7 zarezerwowanych styków. Jeden z nich, usytuowany w centralnym szeregu złącza P2, jest zarezerwowany dla VME, natomiast sposób wykorzystania pozostałych sześciu (dwóch w złączu P2 i czterech w złączu P3) będzie ustalony w przyszłości (o ile zaistnieje taka potrzeba). Styki zarezerwowane nie są dołączone do żadnych obwodów elektrycznych, zarówno w płycie głównej, jak i w modułach VXI.


ZESTAWIENIE SZYN MAGISTRALI VXI


W podanym zestawieniu wszystkich sygnałów magistrali VXI uwzględniono podział na złącza P1, P2 i P3.

Złącze Pl

szyna transmisji danych:
szyna danych (16-bitowa),
szyna adresowi: (24-bitowa),
szyna sygnałów sterujących,



szyna arbitrażu transmisji danych,
szyna przerwań priorytetowych,
szyna sygnałów pomocniczych:
szyna zasilania (+5 V, ą12 V),
szyn pomocnicza.



Złącze PZ

dodatkowa 16-bitowa szyna danych (rozszerzenie do 32 bitów),
dodatkowa 8-bitowa szyna adresowa (rozszerzenie do 32 bitów),
szyna lokalna (12-bitowa),
szyna identyfikacji modułu,
szyna sumy analogowej,
szyna wyzwalania (T´TL, ECL),
10 MHz szyna impulsów zegarowych (ECL),
dodatkowa szyna zasilania (+5 V, ą12 V, -5,2 V, -2 V, ą24 V). Złącze P3
100 MHz szyna impulsów zegarowych i synchronizacji,
szyna połączeń w gwiazdę,
dodatkowa szyna wyzwalania (ECL),
o dodatkowa szyna lokalna (24-bitowa),
dodatkowa szyna zasilania (+5 V, ą12 V, -5,2 V, -2 V, ą24 V).



Zasady organizacji i zarządzania podsystemem VXI przypominają w dużym stopniu zasady, na jakich oparte jest funkcjonowanie wieloprocesorowych systemów komputerowych. Podstawową jednostką logiczną w systemie VXI, zdefiniowaną w sposób jednoznaczny na mapie pamięciadresowej, jest urządzenie VXI. W pełnym systemie VXI może być zainstalowanych maksymalnie 256 urządzeń. W standardzie VXI istnieją cztery typy urządzeń:



Podstawowe (rejestrowe).
Pamięciowe.
Komunikacyjne (inteligentne).
Rozszerzone.



REJESTRY SPRZĘTOWE VXI


Każde urządzenie VXI ma zarezerwowany 64-bajtowy obszar pamięci znajdujący się w górnych 16 kB pamięci obsługiwanej przez linię adresową A16. Tak więc, w pełnym systemie VXI może być zainstalowanych maksymalnie 256 urządzeń. W zarezerwowanym 64-bajtowym obszarze pamięci ulokowane są trzy grupy rejestrów. Ich przeznaczenie i realizowane zadania przedstawiają się następująco: cztery rejestry konfiguracyjne (ang. configuration registets) zawierają podstawowe informacje potrzebne do automatycznego skonfigurowania (wykonywanego przez jednostkę nadzorującą) i przygotowania do działania systemu VXI, składającego się z pewnej liczby modułów (pochodzących często od różnych producentów). Informacje te obejmują:

kod wytwórcy,
kod produktu,
typ urządzenia,
wymagania dotyczące dodatkowego przydziału pamięci i sposobu jej obsługi,
status urządzenia,
sposób sterowania urządzeniem.



Każde urządzenie VXI musi być wyposażone w rejestry konfiguracyjne (wynika to z wymagań standardu i przyjętego sposobu sterowania systemem VXI). Rejestry te są dostępne na magistrali sygnałowej poprzez złącze P1 - jedyne, które ma najmniejszy akceptowany przez standard moduł typu A osiem rejestrów komunikacyjnych (ang. communication registers) stanowi bazę sprzętową wspomagającą wymianę informacji między modułami. Podstawowym sposobem komunikowania się w systemie:: VXI jest protokół sekwencyjnej transmisji bajtów lub słów (ang: bytelword serial protocol). Ze względu na powszechność zastosowali tego protokołu. stwarza to użytkownikowi systemu VXI szerokie możliwości wyboru istniejącego już oprogramowania (w systemach komercyjnych opartego zwykle na standardzie IEC-625.2, a w systemach przeznaczonych do zastosowań wojskowych na języku CIIL-MATE) lub wykorzystania jego nowych powstających dopiero edycji. W rejestry komunikacyjne wyposażona jest jedynie pewna klasa urządzeń VXI (sytuacja nieco odmienna w porównaniu z rejestrami konfiguracyjnymi)rejestry specjalne (ang. device dependen/lspecific registers) definiowane przez wytwórców konkretnych urządzeń VXI stosownie do spełnianych przez nie funkcji.


TYPY URZĄDZEŃ VXI


Najprostsza klasa urządzeń VXI, wyposażonych jedynie w rejestry konfiguracyjne nosi nazwę urządzeń podstawowych lub rejestrowych, przezroczystych albo urządzeń bez dekodowania komunikatów (ang. register based devices). Urządzenia tego typu nie mają "lokalnej inteli-gencji", a pełna implementacja protokołu VXI realizowana jest w nich przez kilka prostych układów scalonych. Komunikacja z urządzeniami podstawowymi jest bardzo szybka. Polega ona na operacji czytania i pisania (ang. Read/write) zdefiniowanej w standardzie VME. Sterowanie urządzeniami podstawowymi jest najczęściej wykonywane za pomocą urządzeń komunikacyjnych. Programowanie urządzeń podstawowych realizowane jest z wykorzystaniem słów binarnych (ang. low-level binary words), które bez dekodowania sterują pracą urządzenia.


Drugą klasę urządzeń tworzą urządzenia z pamięcią (ang. memory based device), zawierające układy RAM lub ROM. Urządzenia te można nazwać urządzeniami pamięciowymi.


Trzecią grupę w której urządzenia VXI, poza rejestrami konfiguracyjnymi, muszą posiadać także rejestry komunikacyjne - tworzą urządzenia komunikacyjne, zwane również inteligentnymi, przesyłowymi lub urządzeniami z dekodowaniem komunikatów (ang. message.based device). Są one zdolne do wysyłania i odbierania wszelkiego rodzaju informacji, pojawiających się na magistrali VXI w czasie komunikowania się urządzeń między sobą. Są to moduły o stosunkowo wysokiej "lokalnej inteligencji", mające możliwości sterowania urządzeniami podstawowymi. Rejestry komunikacyjne zapewniają wysyłanie i odbiór informacji kodo-wanych w ASCII z wykorzystaniem protokołu sekwencyjnej transmisji słów. Programowanie urządzeń komunikacyjnych realizowane jest z zastosowaniem komend SCPI (high-level ASCII message). Odebrane dane muszą być zinterpretowane (zdekodowane na słowa binarne) przez jednostkę centralną urządzenia (najczęściej jest to mikroprocesor), co powoduje ograniczenie prędkości transmisji do poziomu standardu IEC-625.


Czwartą grupę tworzą urządzenia rozszerzone. Urządzenia te, podobnie jak pamięciowe, stosowane są stosunkowo rzadko.


Specyficznym urządzeniem komunikacyjnym jest zdefiniowany w specyfikacji VXI interfejs łączący magistralę IEC-625 (IEEE-488) z magistralą VXI, zwany modułem przejścia IEC-625NXI (IEEE-488NXn. Moduł ten tłumaczy komunikaty standardu IEC-625 na protokół sekwencyjnej transmisji słów (ang. word serial protocol), co umożliwia ich odbiór i interpretację przez przyrząd pomiarowy (ang. embedded message-based instrument).


MODUŁ STANOWISKA 0 (SLOTU 0)


Pełny system VXI może zawierać do 256 urządzeń. Jednostką organizacyjną, ulokowaną o jeden stopień niżej, jest podsystem VXI składający się z trzynastu modułów, zainstalowanych najczęściej w jednej obudowie (kasecie). W podsystemie VXI moduł umieszczony w skrajnej lewej części kasety, czyli w stanowisku 0 (tzw. slocie 0), jest modułem o specjalnych, wyróżniających go spośród pozostałych urządzeń cechach. Z jednej strony, musi on być wyposażony w odpowiednie układy generujące sygnały konieczne do prawidłowego działania magistrali VXI (generatory zegarowe, sygnały synchronizacji itp.), natomiast z drugiej jest on przeznaczony do przeprowadzania (we współdziałaniu z programem źródłowym (ang. resource manager) wszystkich niezbędnych procedur przygotowujących podsystem do właściwej pracy. Realizacja tego procesu rozpoczyna się w chwili włączenia zasilania i obejmuje:

identyfikację każdego urządzenia zainstalowanego w podsystemie,
przydział adresów logicznych,
skonfigurowanie pamięci,
ustalenie struktury zarządzania (podział na kierujących i przydzielenie podległych im wykonawców).



Po zakończeniu tych operacji do kierującego wyższego rzędu (o ile on występuje) przesyłana jest informacja o rozpoczęciu normalnej pracy podsystemu. Bardzo często w praktyce moduł stanowiska 0 pełni jednocześnie rolę jednostki nadzorującej pracę podsystemu i w tym sensie jest on kierującym, zajmującym najwyższe miejsce w strukturze zarządzania podsystemu.


STRUKTURA ZARZADZANIA PODSYSTEMEM VXI


Komunikacja między urządzeniami VXI jest oparta na hierarchicznej strukturze zarządzania, w której wyróżnia się urządzenia kierujące (ang. commander) oraz urządzenia wykonawcze (ang. servant). Struktura ta ma postać "odwróconego pnia drzewa". Kierującym można nazwać każde urządzenie, któremu podporządkowane jest jedno lub więcej urządzeń niższego rzędu {urządzeń wykonawczych), natomiast wykonawcą urządzenie podlegające w schemacie zarządzania kierującemu. Jeśli struktura hierarchiczna jest wielopoziomowa, to będą w niej występować urządzenia spełniające równocześnie rolę kierującego i wykonawcy. Kierujący posiada wyłączność na zarządzanie bezpośrednio mu podleg-łymi wykonawcami. W zarządzaniu systemem VXI obowiązuje więc ścisła zasada, podporządkowująca każde urządzenie jednemu i tylko jednemu kierującemu. Każdy kierujący jest urządzeniem typu komunikacyjnego. W przypadku wykonawcy, jego rolę mogą pełnić zarówno urządzenia typu komunikacyjnego, jak i podstawowego.


Komunikacja międzymodułowa w strukturze zarządzania (z wykorzystaniem protokołu transmisji sekwencyjnej) jest realizowana za pomocą rejestrów komunikacyjnych, o ile odbywa się między urządzeniami komunikacyjnymi. Jeżeli jednak wykonawca jest urządzeniem typu podstawowego, to komunikuje się on ze swoim kierującym przez przerwa-nia systemowe lub wpisanie informacji specjalnych bezpośrednio do rejestrów sygnałowych kierującego.


Komunikacja między urządzeniami VXI jest oparta na hierarchicznej strukturze zarządzania, w której wyróżnia się urządzenia kierujące oraz urządzenia wykonawcze.


STEROWANIE SYSTEMAMI VXI


Jedną z najistotniejszych zalet systemu VXI i tym, co czyni ten standard niezwykle atrakcyjnym, jest jego ogromna elastyczność, umożliwiająca zestawianie zarówno prostych jednomodułowych przyrządów diagnosty-cznych, jak i złożonych systemów kontrolne-pomiarowych. Uzyskuje się to dzięki zapewnionej w systemie możliwości w pełni , swobodnego kształtowania topologii i hierarchii zestawu pomiarowego. Specyfikacja VXI nie precyzuje szczególnego rodzaju procesora, systemu operacyjnego ani interfejsu do komputera zewnętrznego (31].


SPOSOBY STEROWANIA SYSTEMEM VXI


Ważną cechą systemu jest hierarchiczna struktura zarządzania, dopuszczająca istnienie na różnych poziomach tej struktury wielu jednostek kontrolne-zarządzających. W ramach systemu VXI istnieje szereg różnych możliwości rozwiązania problemu jego zarządzania. W dalszym tekście będą przedstawione jedynie trzy (z wielu możliwych) sposoby sterowania systemem.

P i e r w s z y s p o s ó b polega na wykorzystaniu do tego celu komputera zewnętrznego, połączonego z kasetą VXI za pomocą modułu przejścia IEC-625NXI. W takim przypadku sterowanie oprzyrządowaniem VXI jest identyczne jak w systemie IEC-625. Jednak zestaw "zewnętrzny sterownik-moduł IEC-625NXI-urządzenia VXI" ma niewątpliwą przewagę nad tradycyjnym sposobem sterowania, gdyż oprócz prostoty i atrakcyjności IEC-625 (szczególnie ważnych dla użyt kownika początkującego) można wykorzystać wszystkie zalety magistrali VXI i dzięki temu realizować bardzo złożone zadania, niemożliwe lub trudne do wykonania w przypadku tradycyjnego oprzyrządowania.
D r u g i m s p o s o b e m jest sterowanie systemem za pomocą modułowej wersji komputera zainstalowanej bezpośrednio w kasecie VXI (kontroler "zagnieżdżony" - ang. embedded kontroller). Jest to także rozwiązanie bardzo atrakcyjne, gdyż zapewnia ścisłe powiązanie jednostki sterującej z całym systemem i niewątpliwe upraszcza wiele procesów w nim zachodzących (transmisja danych, protokół komunikacji itp.). Wadą tego rozwiązania jest stosunkowo wysoka cena modułowych wersji komputerów.
T r z e c i s p o s ó b polega na wykorzystaniu komputera zewnętrznego połączonego z kasetą VXI poprzez interfejs MXI.



Ważnym parametrem w systemie sterowania VXI jest szybkość wymiany informacji między jednostką zarządzającą a elementami systemu. Stosunkowo najwolniejsze jest pierwsze z prezentowanych rozwiązań, w którym komputer sprzęgnięty jest z systemem za pomocą magistrali IEC-625. Szybkość transmisji nie przekracza w tym przypadku 1 MB/s. Najkorzystniejsze ze względu na szybkość transmisji, choć kosztowne, jest rozwiązanie polegające na wykorzystaniu modułowej wersji komputera, co umożliwia transmisję danych z szybkością do 40 MB/s. Rozwiązaniem pośrednim, szczególnie przydatnym w przypadku dużych zestawów pomiarowych, jest wykorzystanie specjalnie zaprojektowanej dla szybkiej transmisji danych magistrali MXI [31].


KONFIGURACJE SYSTEMU VXI


Kontroler IEC-625 połączony jest za pomocą karty interfejsu IEC-625 z modułem VXI interpretującym rozkazy (ang. command module). Moduł ten pełni praktycznie funkcję m o d u ł u s t e r u j ą c e g o kasetą VXI (sterownika kasety). Kontroler systemu przesyła do modułu sterującego rozkazy w standardzie SCPI (znaki ASCII. Rozkazy przeznaczone dla modułów komunikacyjnych wysyłane są do nich bez dekodowania jako komunikaty ASCII; interpretacja tych komunikatów następuje na bieżąco w interpreterze SCPI danego modusu (ang. run-time SCPI interpreter). Rozkazy przeznaczone dla modułów podstawowych przesyłane są do nich poprzez interpreter SCPI znajdują-cy się w module sterującym. Interpreter ten zamienia na bieżąco rozkazy SCPI na postać binarną (komunikaty binarne) i wysyła je dalej do modułu podstawowego.


Użycie interfejsu IEC-625 do połączenia kontrolera z kasetą VXI oraz interpretacja rozkazów SCPI na bieżąco w module sterującym VXI ogranicza szybkość działania systemu VXI do poziomu systemu IEC-625. Osiągnięcie większych szybkości wymaga zastosowania innych konfiguracji.


Maksymalna szybkość magistrali VXI, wyrażona wartością pasma (40 MHz), jest 40 razy większa niż magistrali IEC-625. Szybkość ta jest osiągalna w konfiguracji systemu VXI z k o n t r o l e r e m m o d u ł o w y m umieszczonym bezpośrednio w kasecie VXI. Samo zastosowanie kontrolera modułowego nie jest warunkiem wystarczającym do pracy systemu z maksymalną szybkością; należy bowiem pamiętać o ograniczeniach I wprowadzanych przez interpretery rozkazów SCPI w modułach komunikacyjnych. Możliwe są dwie metody uzyskania maksymalnej szybkości działania systemu VXI. Pierwsza, to projektowanie modułów VXI jako modułów podstawowych (rejestrowych) lub ewentualnie hybryd modułów podstawowych i komunikacyjnych. Stosowanie tego typu modułów pozwala na przesłanie komunikatów binarnych z maksymalną szybkością. Drugą metodą jest przeniesienie interpretacji rozkazów SCPI do fazy przygotowywania programu. Jest to realizowane z wykorzystaniem , kompilowanego SCPI (lub C-SCPI). Programy przygotowywane w języku C z użyciem rozkazów SCPI uruchamiane są przez preprocesor, który zamienia rozkazy SCPI na odpowiednie rozkazy binarne niskiego poziomu, możliwe do przyjęcia przez szybkie urządzenia podstawowe. Dzięki: takiemu rozwiązaniu zachowana jest prostota programowania systemu VXI z użyciem rozkazów SCPI, a jednocześnie wykorzystana jest szybkość modułów podstawowych, z których system może być konstruowany. Kompilowane sterowniki programowe SCPI (ang, driver) są obecnie dostępne dla wielu modułów podstawowych oferowanych przez czołowych producentów światowych. Możliwe jest również włączenie procedur C-SCPI do zintegrowanych środowisk programowych, jak HP VEE.


Przyrządy VXI (np. woltomierz cyfrowy) konstruowane według przedstawionej techniki umożliwiają uzyskanie znacznie większej szybkości działania, wyrażonej liczbą pomiarów na sekundę, w porównaniu z przyrządami, w których wykorzystane zostały urządzenia komunikacyjne z wewnętrznym interpreterem rozkazów SCPI. Pośrednim rozwiązaniem ze względu na szybkość działania jest konfiguracja systemu sterowanego przez z e w n ę t r z n y k o n t r o 1 e r z i n t e r f e j s e m MXI. Interfejs MXI jest rozszerzeniem interfejsu VXI. Szybkość magistrali MXI równa jest połowie szybkości magistrali VXI. Użycie zewnętrznego kontrolera z interfejsem MXI powoduje, że stworzony system VXI korzysta z większości zalet związanych z bez-pośrednim dostępem do magistrali VXI (m.in. szybkość), zachowując jednocześnie zalety zewnętrznego kontrolera (elastyczność sterowania). Jedną z możliwych konfiguracji takiego systemu przedstawiono na rys. 7.15. W konfiguracji tej rozkazy kontrolera wysyłane są za pomocą karty przejścia EISAIM~Q na płytę główną VXI (czyli na magistralę VXI) poprzez moduł przejścia MX1lVXI. Rozkazy SCPI mogą być wysyłane do urządzeń komunikacyjnych VXI bezpośrednio, natomiast do urządzeń podstawowych - po zamianie ich na komunikaty binarne w module przejścia MXIIVXI. Przedstawiona konfiguracja systemu może być wykorzystana do komunikacji między kasetami systemu VXI. Komunikacja taka możliwa jest również w przypadku użycia kontrolera modułowego lub zewnętrznego kontrolera z interfejsem IEC-625.


SPOSOBY ADRESOWANIA URZADZEŃ:W SYSTEMIE VXl


Standard VXI dopuszcza trzy sposoby adresowania urządzeń VXI przez zewnętrzny kontroler z interfejsem IEC-625 poprzez moduł przejścia IEC-6251VXI. Trzeci sposób adresowania może odnosić się również da systemu z kontrolerem modułowym umieszczonym bezpośrednio w kasecie systemu VXI. Są to:

adresowanie standardowe, z wykorzystaniem 1-bajtowego adresu pierwotnego (ang. primary address);
adresowanie rozszerzone, z wykorzystaniem adresu wtórnego (ang. secondary address);
adresowanie wewnętrzne, z wykorzystaniem protokołu adresowania "zagnieżdżonego" (ang, embedded addressing protocol).



Przy adresowaniu standardowym każdy przyrząd VXI jest traktowany przez kontroler zewnętrzny (ang. host computer) z interfejsem IEC-625 jako oddzielny przyrząd IEC-625, z jego własnym adresem, bajtem statusu, rozkazami i odpowiedziami zgodnymi z IEC-625. Opropramowanie, narzędzia i sterowniki programowe zaprojektowane pier-wotnie do pracy z urządzeniami IEC-625 mogą być wykorzystane na ogół bez żadnych modyfikacji w systemie z ich odpowiednikami VXI. Adresowanie rozszerzone realizowane jest podobnie jak standardowe, przy czym oprócz adresu pierwotnego stosowany jest adres wtórny. Moduł przejścia IEC-625IVXI reaguje na adres pierwotny, przypisując każdy ze skojarzonych z nim adresów wtórnych odpowiedniemu, jednemu urządzeniu VXI. Adresowanie rozszerzone zachowuje wszystkie możliwości standardu IEC-625 wykorzystywane przy adresowaniu standardowym, ale zwiększa liczbę adresów urządzeń VXI z 30 do ponad 900, przez co umożliwia odpowiednie adresowanie urządzeń w systemach wielokasetowych. Przy adresowaniu wewnętrznym pojedynczy adres pierwotny może reprezentować całą kasetę, a adres odbiorcy komunikatu umieszczony jest wewnątrz komunikatu tekstowego (ang. textual string message), zawierającego przesyłany rozkaz. Ten sposób adresowania pozwala adresować przyrządy poprzez interfejs RS-232 lub podobny interfejs szeregowy, który nie ma własnego protokołu adresowania. Adresowanie wewnętrzne wykazuje jednak poważne wady, jeśli jest wykorzystywane w systemie z kontrolerem IEC-625. Adresowanie urządzeń z użyciem adresu umieszczonego wewnątrz przesyłanego tekstu (ang. embedded stńng addressing) wymaga odpowiedniego modułu interfejsu w kasecie VXI. Moduł ten powinien zapamiętać każdy przesyłany komunikat teks-towy, sprawdzić poprawność jego składni, wzajemną relację sekwencji odebranych słów, a następnie wysłać rozkaz (ang. command string) do odpowiedniego modułu.


Kontroler modułowy może wysyłać komunikaty ASCII do urządzeń komunikacyjnych przez magistralę VXI z wykorzystaniem logicznych adresów.


SPOSOBY ADRESOWANIA URZADZEŃ:W SYSTEMIE VXl


Standard VXI dopuszcza trzy sposoby adresowania urządzeń VXI przez zewnętrzny kontroler z interfejsem IEC-625 poprzez moduł przejścia IEC-6251VXI. Trzeci sposób adresowania może odnosić się również da systemu z kontrolerem modułowym umieszczonym bezpośrednio w kasecie systemu VXI. Są to:

adresowanie standardowe, z wykorzystaniem 1-bajtowego adresu pierwotnego (ang. primary address);
adresowanie rozszerzone, z wykorzystaniem adresu wtórnego (ang. secondary address);
adresowanie wewnętrzne, z wykorzystaniem protokołu adresowania "zagnieżdżonego" (ang, embedded addressing protocol).



Przy adresowaniu standardowym każdy przyrząd VXI jest traktowany przez kontroler zewnętrzny (ang. host computer) z interfejsem IEC-625 jako oddzielny przyrząd IEC-625, z jego własnym adresem, bajtem statusu, rozkazami i odpowiedziami zgodnymi z IEC-625. Opropramowanie, narzędzia i sterowniki programowe zaprojektowane pier-wotnie do pracy z urządzeniami IEC-625 mogą być wykorzystane na ogół bez żadnych modyfikacji w systemie z ich odpowiednikami VXI. Adresowanie rozszerzone realizowane jest podobnie jak standardowe, przy czym oprócz adresu pierwotnego stosowany jest adres wtórny. Moduł przejścia IEC-625IVXI reaguje na adres pierwotny, przypisując każdy ze skojarzonych z nim adresów wtórnych odpowiedniemu, jednemu urządzeniu VXI. Adresowanie rozszerzone zachowuje wszystkie możliwości standardu IEC-625 wykorzystywane przy adresowaniu standardowym, ale zwiększa liczbę adresów urządzeń VXI z 30 do ponad 900, przez co umożliwia odpowiednie adresowanie urządzeń w systemach wielokasetowych. Przy adresowaniu wewnętrznym pojedynczy adres pierwotny może reprezentować całą kasetę, a adres odbiorcy komunikatu umieszczony jest wewnątrz komunikatu tekstowego (ang. textual string message), zawierającego przesyłany rozkaz. Ten sposób adresowania pozwala adresować przyrządy poprzez interfejs RS-232 lub podobny interfejs szeregowy, który nie ma własnego protokołu adresowania. Adresowanie wewnętrzne wykazuje jednak poważne wady, jeśli jest wykorzystywane w systemie z kontrolerem IEC-625. Adresowanie urządzeń z użyciem adresu umieszczonego wewnątrz przesyłanego tekstu (ang. embedded stńng addressing) wymaga odpowiedniego modułu interfejsu w kasecie VXI. Moduł ten powinien zapamiętać każdy przesyłany komunikat teks-towy, sprawdzić poprawność jego składni, wzajemną relację sekwencji odebranych słów, a następnie wysłać rozkaz (ang. command string) do odpowiedniego modułu.


Kontroler modułowy może wysyłać komunikaty ASCII do urządzeń komunikacyjnych przez magistralę VXI z wykorzystaniem logicznych adresów.


OPROGRAMOWANIE SYSTEMU VXI


Jedną z ważnych zasad przyjętych w systemie VXI jest realizowanie niemal wszystkich funkcji sterujących i kontrolnych z poziomu jednostki zarządzającej (komputera). Istnieje możliwość wykorzystania w tym celu bogatego oprogramowania opracowanego dla systemów opartych na magistrali IEC-625 [30], [31]. Standardem w tej dziedzinie stało się oprogramowanie firmy National Instruments (szczególnie zintegrowane środowiska programowe LabWindows i LabView) oraz firmy Hewlett-Packard (HP VEE). Oprogramowania te umożliwiają pełną wizualną kontrolę wszystkich parametrów pracy systemu VXI. Dzięki doskonalej i komunikatywnej grafice, generującej na ekranie monitora płyty czołowe wybranych urządzeń, nawet mało zaawansowany użytkownik może z powodzeniem sterować pracą skomplikowanego systemu pomiarowego.


PRZYKŁAD SYSTEMU POMIAROWEGO W STANDARDZIE VXI


Jako przykład zastosowania standardu VXI w pracach badawczo-rozwojowych przedstawiono system do pomiaru parametrów popularnego w telekomunikacji układu typu CODEC, wykonanego według technolo-gii VLSI [16]. Układ ten zawiera przetwornik AC (CODER), przetwornik CA (DECODER) oraz pomocnicze układy cyfrowe, realizujące funkcje sterowania i obróbki cyfrowej. CODEC, jako typowy układ mieszany (z jednocześnie występującymi sygnałami analogowymi i cyfrowymi), wymaga złożonych testów typu pobudzenie-odpowiedź oraz bardzo precyzyjnego programowania relacji czasowych, zachodzących między zboczami sygnałów taktujących okresem sygnału pobudzającego i szero-kością okna akwizycji danych. Oznacza to pełną koherentność pomiarów w osi czasu, co jest wymaganiem niełatwym do spełnienia, ze względu na delta-modulatory, z których zwykle korzystają wspomniane przetwor-niki AC i CA. Głównym celem testowania układu CODEC jest najczęś-ciej jego odpowiedź amplitudowa, sparametryzowana poziomem sygnału pobudzającego. Dalej przedstawiono jedynie strukturę systemu oraz omówiono wykorzystywane moduły VXI. Pominięto omówienie skomplikowanych algorytmów pomiarowych, odsyłając zainteresowanych do literatury [16]. System pomiarowy składa się z komputera HP 382, adaptera zawierającego dwa badane układy oraz kasety VXI z czterema modułami, z których dwa (moduł taktujący i moduł wzorów testowych) są moduła-mi typu podstawowego, natomiast dwa pozostałe (generator funkcyjny oraz multimetr), odpowiedzialne za wymuszenia i pomiary analogowe są modułami komunikacyjnymi . Moduł generatora impulsów taktujących (moduł taktujący) HP E1450A (ang.: timing module) zawiera trzy niezależne źródła impulsów taktujących, potrzebne odpowiednio funkcjom pobudzeń, odpowiedzi i sterowania. Każde ze źródeł impulsów dla funkcji pobudzeń i odpowiedzi ma sześć wyjść impulsów zegarowych. Wyjścia te mogą być dołączone do innych modułów (są to najczęściej moduły wzorów testowych) za pomocą lokalnej szyny VXI. Źródło impulsów dla funkcji sterowania ma osiem kanałów zarówno do organizacji przesłań danych w postaci cyfrowej (zegar, zezwolenie, pisz, czytaj, adres itp.), jak i synchronizacji działania obiektu testowanego (DUT1 i DUT2 - Device Under Test) z zasobami pobudzająco-pomiarowymi (startuj, próbkuj, pamiętaj, nadążaj itp.). Praktycznie można emulować dowolny protokół złożonej magistrali cyfrowej, gdyż w ramach jednego cyklu jest dozwolone ustawienie do 256 chwil zmian sygnałów. Ponadto, chwile te mogą być różne (jeśli istnieje taka potrzeba) w kolejnych cyklach. Rozdzielczość w osi czasu wynosi 6,25 ns, a dokładność 6 ns. Jest to możliwe dzięki automatycznemu wyrównywaniu opóźnień (skonfigurowanej wcześniej sieci pomiarowej) w odniesieniu do zacisków testowanego układu.


PODSUMOWANIE


Standard VXI jest przeznaczony do sterowania i obsługi zautomatyzowanych, modułowych systemów pomiarowych. Standard ten specyfikuje cztery rozmiary modułów funkcjonalnych, zgodnych ze znormalizowany-mi wymiarami eurokart. W zależności od typu modułu; może on być połączony z płytą główną za pomocą jednego (P1), dwóch (1i, PZ) lub trzech (P1, P2, P3) złączy 96-stykowych. Złącze 1i jest jedynym obo-wiązkowym złączem interfejsu VXL Elementem zespalającym mechani-cznie i elektrycznie poszczególne moduły VXI ze sobą w jeden system (podsystem) jest obudowa, zwana również kasetą. Zestaw trzynastu. modułów stanowi zamknięty podsystem VXI. System VXI może być skomponowany z wielu podsystemów, które są ze sobą połączone za pomocą właściwego dla całego systemu interfejsu (np.: IEEE-488, RS-232C, VME, MXI itd.). W magistrali ogólnej standardu VXI można wyróżnić osiem typów szyn, które fizycznie są składnikami płyty głównej: VME, wyzwalania, sumy analogowej, zasilania, impulsów zegarowych i synchronizacji, układu połączenia w gwiazdę, identyfikacji modułu, oraz szyny lokalnej. Szyna transmisji danych zapewnia szybkie, asynchroniczne przekazywa-nie danych między modułami w postaci słów 8-, 16- lub 32-bitowych. Szyna wyzwalania zawiera osiem linii oraz sześć linii ECL (maksymalna szybkość transmisji impulsów zegarowych wynosi 12,5 MHz dla linii TfL i 62,5 MHz dla linii ECL). Szyna ta umożliwia m.in. wyzwalanie synchroniczne, semisynchroniczne, asynchroniczne (z potwierdzeniem). Po liniach szyny impulsów zegarowych i synchronizacji przesyłane są dwa synchroniczne sygnały zegarowe 10 MHz i 100 MHz oraz jeden sygnał synchronizacji. Szyna lokalna pozwala na komunikowanie się sąsiadujących ze sobą modułów podsystemu VXI. Zasady organizacji i zarządzania podsystemem VXI przypominają w dużym stopniu zasady, na jakich oparte jest funkcjonowanie wieloprocesorowych systemów komputerowych. Podstawową jednostką logiczną w systemie VXI, zdefiniowaną w sposób jednoznaczny na mapie pamię-ci adresowej, jest urządzenie VXI. W pełnym systemie VXI może być zainstalowanych maksymalnie 256 urządzeń. W standardzie VXI istnieją cztery typy urządzeń: podstawowe (rejestrowe), pamięciowe, komunika-cyjne (inteligentne) oraz rozszerzone. Komunikacja między urządzeniami VXI jest oparta na hierarchicznej strukturze zarządzania,. w której wy-różnia się urządzenia kierujące oraz urządzenia wykonawcze. Możliwych jest wiele sposobów sterowania systemem VXI, m.in:w sterowanie z użyciem komputera zewnętrznego połączonego z obudową VXI poprzez moduł przejścia IEC-6251VXI, sterowanie systemem z.wy- . korzystaniem modułowej wersji komputera zainstalowanej bezpośrednio :. w obudowie VXI. Stosunkowo najwolniejsze jest pierwsze rozwiązaniu szybkość transmisji nie przekracza w tym przypadku 1 MBls. Maksymalna szybkość magistrali VXI (40 MBIs), jest 40 razy większa niż magistrali IEC-625. Szybkość ta jest osiągalna w konfiguracji systemu VXI z kontrolerem modułowym, umieszczonym bezpośrednio w kasecie VXI. Rozwiązaniem pośrednim, szczególnie przydatnym w przypadku dużych zestawów pomiarowych jest specjalnie zaprojektowana dla szyb-kiej transmisji danych magistrala MXI. ´ Przy projektowaniu systemów VXI istnieje możliwość wykorzystan ia bogatego oprogramowania opracowanego dla systemów opartych na magistrali IEC-625.


System VXI wychodzi naprzeciw aktualnym potrzebom użytkowników. Wydaje się, że pozostanie on w najbliższym czasie najbardziej zaaansowanym technologicznie standardem sprzęgania aparatury kontrolno - pomiarowej.