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1、VME总线的结构和工作原理,目录,总线的基本概念VME总线结构和主要功能模块DTB的控制机制及工作时序DTB的裁决优先级中断总线公用总线64位VME总线简介,总线的基本概念,在计算机或者网络中：总线是信号传送的通道 总线是一种网络或电路的拓补结构 不同类型设备相互连接的基础,总线的基本概念,内部总线：芯片一级互连（I2C、SPI等）系统总线：插件板一级互连（PCI、VME等）外部总线：设备一级的互连（RS-485、USB等）,计算机总线的分类,总线的基本概念,PC技术推动了嵌入式工控机技术的发展ISA/PCI总线加固型工业PC无法满足苛刻工作条件下的要求VME总线工业控制机一直是许多嵌入式工业
2、应用的首选机型,VME总线的发展：,总线的基本概念,结构：Master/Slave数据传输方式：异步传输，复用/非复用周期地址宽度：16/24/32/40/64 bit数据宽度：8/16/24/32/64 bit中断级别：7级多处理器能力：支持121个处理器数据传输速率：0-500+Mbyte/sec,VME总线的主要特点：,总线的基本概念,VME总线的传输速率：,总线的基本概念VME总线结构和主要功能模块DTB的控制机制及工作时序DTB的裁决优先级中断总线公用总线64位VME总线简介,VME总线的结构和主要功能模块,DTB,优先级中断,DTB裁决,公用,VME总线的结构和主要功能模块,数据传
3、送（DTB）DTB裁决优先权中断公用,VME总线功能分类：,总线的基本概念VME总线结构和主要功能模块DTB的控制机制及工作时序DTB的裁决优先级中断总线公用总线64位VME总线简介,DTB的控制机制和工作时序,1.主设备（MASTER）,一个功能模块，它启动DTB周期，以便在它和一个从设备之间传递数据,DTB的控制机制和工作时序,DTB的控制机制和工作时序,2.从设备（SLAVE）,一个功能模块，它检测主设备启动的DTB周期，当DTB周期指定有它参与时，和主设备之间传递数据,DTB的控制机制和工作时序,DTB的控制机制和工作时序,3.DTB线的分类,地址线A01A31AM0AM5DS0*DS
4、1*LWORD*,数据线D00D31,控制线AS*DS0*DS1*BERR*DTACK*,DTB的控制机制和工作时序,4.字节组,只有两个最低有效位地址不相同的一组字节地址单元称为4字节组,DTB的控制机制和工作时序,5.寻址线,主设备使用地址线A02A31选择将要存取的4字节组，4条附加的线（DS1*，DS0*，A01和LWORD*）来决定字节组中，在数据传送周期中要存取哪个或哪些字节地址单元。,DTB的控制机制和工作时序,在数据传送期间选择被存取的字节地址单元用的信号电平（部分）,DTB的控制机制和工作时序,6.地址修改线（AM0AM5）,主设备在数据传递期间传送附加的二进制信息给从设备。
5、共有6条地址修改线，分类如下：,定义的,保留的,用户定义的,DTB的控制机制和工作时序,地址修改码的分配（部分）：,DTB的控制机制和工作时序,7.地址选通（AS*）,主设备驱动。通知所有的从设备模块，地址稳定，可以取用,8.数据选通（DS0*和DS1*）,主设备驱动。用来选择数据传送的字节地址单元控制功能：在写周期，第一个下降沿指出主设备已经将数据放置在数据总线上，在读周期，第一个上升沿通知从设备可以从数据总线上去掉数据,DTB的控制机制和工作时序,9.数据传送承认（DATCK*）,从设备驱动。在写周期，从设备驱动DATCK*为低表示它已经成功接收了写入的数据；在读周期从设备驱动DATCK*
6、为低表示它已经把数据放上数据总线,10.总线错（BERR*）,从设备或总线定时器驱动 BERR*为低，向主设备表明数据传送不成功,DTB的控制机制和工作时序,11.读/写（WRITE*）,主设备驱动。主设备用它来表明数据传送的方向。当WRITE*被驱动到低时表明数据数据传送方向是从主设备到从设备（写操作）,12.总线定时器,一个功能模块，测量DTB上每一次数据传输的时间，如果传送时间过长，便终止DTB周期,DTB的控制机制和工作时序,典型的数据传送周期的例子（单字节读周期）1,已经获得DTB使用权,给出地址、地址修改码,驱动LWORD*为高，IACK*为高，AS*为低,规定数据传送方向，WRI
7、TE*为高,接收地址、地址修改码等信号。若地址有效，则选择板上设备,DTB的控制机制和工作时序,确定总线的使用权限,在DTACK*和BERR*为高之前一直等待,驱动DS0*为低，DS1*为高,典型的数据传送周期的例子（单字节读周期）2,DTB的控制机制和工作时序,典型的数据传送周期的例子（单字节读周期）3,从被选中的设备中读取数据,在D00D07上给出数据,将DTACK*驱动到低,DTB的控制机制和工作时序,典型的数据传送周期的例子（单字节读周期）4,接收D00D07上的数据,终止周期，释放地址线、地址修改码、LWORD*、IACK*,释放DTACK*,如果是最后的周期，释放DS0*、DS1*
8、和AS*,将DS0*、AS*驱动为高,DTB的控制机制和工作时序,典型的数据传送周期的例子（单字节读周期）5,释放D00D07,DTB的控制机制和工作时序,DTB的控制机制和工作时序,总线的基本概念VME总线结构和主要功能模块DTB的控制机制及工作时序DTB的裁决优先级中断总线公用总线64位VME总线简介,DTB的裁决,必要性：为了通过DTB总线共享总体资源,可行性：硬件裁决方案,防止两个主设备同时使用总线,调度来自多个主设备的请求，实现最佳的总线使用,目的,DTB的裁决,DTB的裁决算法：,优先权裁决,循环裁决,单级裁决,DTB的裁决,裁决总线的组成：,总线请求（03）BR0*BR3*,总线
9、允许入（03）BG0IN*BG3IN*,总线允许出（03）BG0OUT*BG3OUT*,总线忙 BBSY*,总线清除 BCLR*,DTB的裁决,总线请求（03）BR0*BR3*：由请求器驱动的信号，这些线中的任意一条为低，说明某个主设备需要使用DTB,总线允许入（03）BR0IN*BR3IN*由裁决器和请求器驱动的信号，“总线允许入”和“总线允许出”构成了总线允许菊花链。“总线允许入”信号表明接收该信号的插件板可以使用DTB,DTB的裁决,总线允许出（03）BROUT0*BROUT3*：由请求器驱动的信号。总线允许出信号表明菊花链中的下一个插件板可以使用DTB,总线忙：BBSY*由请求器驱动的
10、信号。表明总线正在使用,总线清除：BCLR*由裁决器驱动的信号，表明有一个较高优先级的请求要求使用DTB，要求当前主设备释放DTB,DTB的裁决,DTB的裁决,裁决子系统的组成：,一个裁决器,一个或多个请求器,DTB的裁决,裁决器的功能：,裁决器是一种功能模块，当几个请求同时存在时，它决定哪一个请求器应获准控制DTB。此种决定有多种可能的算法。主要有优先裁决器，循环裁决器和单级裁决器。,DTB的裁决,DTB的裁决,请求器的功能：,请求器是一种功能模块，它用来监视插件板上主设备或中断处理器的设备要求信号，当它们需要DTB时产生总线请求信号,DTB的裁决,DTB的裁决,典型的DTB裁决时序：两个请
11、求器，两个请求级,SLOT2,请求器A,主设备A,SLOT1,请求器B,主设备B,裁决器,请求级1,请求级2,DTB的裁决,总线的基本概念VME总线结构和主要功能模块DTB的控制机制及工作时序DTB的裁决优先级中断总线公用总线64位VME总线简介,优先级中断总线,优先权中断总线的基本功能模块,优先权中断总线信号线中断器中断处理器IACK*菊花链驱动器,优先级中断总线,优先权中断总线的组成,IRQ1*中断请求1（最低优先级）IRQ2*中断请求2IRQ3*中断请求3IRQ4*中断请求4IRQ5*中断请求5IRQ6*中断请求6IRQ7*中断请求7（最高优先级）IACK*中断承认IACKIN*/IAC
12、KOUT*中断承认菊花链,优先级中断总线,中断请求线（IRQ1*IRQ7*）：中断器驱动中断请求线为低来发出中断请求。中断请求线被分为若干优先级，IRQ7*为最高中断承认线（IACK*）：中断承认线经过总线底板的全长，由中断处理器驱动并连接到IACK*菊花链上。中断承认菊花链（IACKIN*/IACKOUT*）：中断承认菊花链确保只有一个中断器响应中断承认周期,优先级中断总线,优先权中断总线的菊花链,IACKIN*,IACKIN*,IACKOUT*,IACKIN*,IACKOUT*,IACKOUT*,IACKIN*,IACKOUT*,IACK*,优先级中断总线,中断处理器的功能：,在指定的一组
13、中断请求线中确定进入的中断请求的优先级（IRQ1*IRQ7*中的最高级）使用插件板上的总线请求器请求使用DTB，当获准使用DTB时，启动中断承认周期，并且读取正在被承认的中断器的STATUS/ID根据接收到的STATUS/ID信息，启动相应的中断服务程序,优先级中断总线,优先级中断总线,中断代码承认表,优先级中断总线,中断器的功能：,在优先权中断总线上产生中断信号 如果在中断承认菊花链输入线上接收到一个下降沿信号，并且3条有效地址线的电平对应于正在使用的中断请求线时，而且请求的STATUS/ID的宽度大于或等于中断器所能提供的宽度，则中断器提供STATUS/ID；否则，中断器把下降沿信号沿菊花
14、链向下传播,优先级中断总线,优先级中断总线,IACK菊花链的功能：,中断承认菊花链与中断处理器及中断器相配合以协调中断服务，每当中断处理器启动一个中断承认周期时，在中断承认菊花链上产生一个下降沿信号,优先级中断总线,优先级中断总线,典型的单中断器中断系统的操作,优先级中断总线,典型的单中断器中断系统的操作,条件,系统中只有一个中断处理器主设备A正在总线请求级2上使用DTB中断处理器使用总线请求级3请求使用DTB总线请求级3的优先级高于总线请求级2,优先级中断总线,优先级中断总线,优先级中断总线,优先级中断总线,总线的基本概念VME总线结构和主要功能模块DTB的控制机制及工作时序DTB的裁决优先
15、级中断总线公用总线64位VME总线简介,公用总线,公用总线的组成,系统时钟（SYSCLK）提供恒定的时钟信号交流故障（ACFAIL*）表明电源没有交流输入或输入电压不符合要求系统复位（SYSRESET*）产生系统复位系统故障（SYSFAIL*）表明系统发生了故障,公用总线,公用总线模块,系统时钟驱动器 16MHz固定频率，位于系统控制器上，用于计算关机时间延迟2.串行时钟驱动器提供固定频率，特殊波形信号3.电源监控检测电源故障，通知系统顺序关机；在重新启动计算机时，确保其他模块被初始化,总线的基本概念VME总线结构和主要功能模块DTB的控制机制及工作时序DTB的裁决优先级中断总线公用总线64位VME总线简介,64位VME总线简介,VME64的特点：,与32位VME完全兼容具有64位地址总线和数据总线，并且可以动态配置传输速率：80MBytes/s,64位VME总线简介,64位地址和数据存取实现要点：,地址修改码定义了64位的传输A64的实现：32条地址线、32条数据线和LWORD*被用来传输地址D64的实现：32条地址线、32条数据线和LWORD*被用来传输地址,谢谢观看！,
