Principi i aplicació del bus VME
El bus VME (VersaModule Eurocard) és un bus informàtic-de propòsit general que combina l'estàndard elèctric del bus Versa de Motorola amb el factor de forma mecànic de l'estàndard Eurocard establert a Europa i és una arquitectura oberta. Defineix un sistema per interconnectar el processament de dades, l'emmagatzematge de dades i la connexió de dispositius de control perifèrics en una arquitectura de maquinari estretament acoblada. Amb el pas dels anys, el sistema VME ha evolucionat fins a convertir-se en un-sistema ben establert al voltant del qual s'han desenvolupat productes per al control industrial, sistemes militars, aeroespacial, transport i aplicacions mèdiques.
Característiques de VME
El mecanisme de transferència de dades de VME és asíncron, amb múltiples cicles de bus, amplades d'adreces de 16, 24, 32, 40 o 64 bits i amplades de línia de dades de 8, 16, 24, 32 i 64 bits, i el sistema els pot seleccionar dinàmicament. El seu mètode de transferència de dades és asíncron, de manera que només està subjecte al protocol d'intercanvi de senyal i no depèn del rellotge del sistema; la seva velocitat de transferència de dades és de 0 a 500 Mb/s; a més, hi ha capacitat de transferència de dades no alineades, correcció d'errors i autodiagnòstic, i ports d'E/S definits per l'usuari-; està equipat amb 21 ranures-d'endolls i múltiples plaques posteriors, que es poden utilitzar en aplicacions militars Mòdul de refrigeració per conducció.
Arquitectura VME
Com que és una combinació de dos estàndards, el sistema VME també es pot veure com dues parts. Una part és l'arquitectura mecànica, que determina la mida de la placa posterior, els panells frontals i les plaques incrustades del sistema VMEbus, i l'altra part és l'arquitectura funcional, que defineix el flux del sistema.
1. VME Arquitectura Mecànica
La part principal de l'estructura mecànica de VME és la placa posterior, que és una placa de circuit imprès. Està disponible en tres mides: 3U (160 mm × 100 mm), 6U (160 mm × 233 mm) i 9U (367 mm × 400 mm). Segons l'estàndard VME64x, hi ha tres tipus de connectors al sistema VME, que són P0/J0, P1/J1 i P2/J2, amb "P" i "J" per connectors PLUG i JACK respectivament. Els connectors P1/J1 i P2/J2 tenen 96 pins disposats en tres files de 32 pins cadascuna, mentre que el connector P0/J0 té 95 pins. 3Les plaques posteriors U només tenen connectors P1/J1 o P2/J2, mentre que les plaques posteriors 6U tenen connectors J1 i J2.
2. Estructura funcional del VME
Tal com es mostra a la figura 1, l'arquitectura funcional del VME es pot descriure com a forma de línies de senyal, lògica d'interfície de placa posterior i mòduls funcionals. El rendiment de la lògica de la interfície del pla posterior es regeix per una sèrie de característiques del pla posterior, com ara la impedància de la línia de senyal, el temps de propagació, els valors de terminació, etc. Ell i les línies de senyal són l'enllaç entre les diferents parts del sistema. Els mòduls funcionals, en canvi, són col·leccions de circuits que realitzen tasques específiques. Entre ells, el mòdul principal s'anomena mestre, que determina l'ordre de transmissió de dades; els mòduls que actuen segons la transmissió de dades del mestre s'anomenen esclaus, i el mòdul encarregat de supervisar l'adreça de la destinació de transmissió de dades s'anomena dispositiu de monitorització d'ubicació. A més, hi ha mòduls que emeten i processen sol·licituds d'interrupció, i mòduls d'arbitratge que determinen i processen peticions d'altres mòduls. Per descomptat, també hi ha mòduls que emeten senyals de rellotge i mòduls que controlen el funcionament de la font d'alimentació del sistema.
Arquitectura Funcional VME
Cadascun d'aquests mòduls té la seva pròpia divisió del treball, però per treballar conjuntament, necessiten el suport d'autobusos. Els autobusos del sistema VME es divideixen en quatre categories principals: el bus de transferència de dades, el bus d'arbitratge de transferència de dades, el bus d'interrupció de prioritat i el bus de propòsit general-.
El bus de transferència de dades és un-bus de transferència de dades paral·lel asíncron d'alta velocitat capaç de transferir dades i senyals d'adreces. Els dispositius mestres, els dispositius esclaus, els mòduls d'interrupció i els mòduls de gestió d'interrupcions intercanvien dades de dos en dos mitjançant ell. Dos mòduls més, el temporitzador de bus i el controlador de-cadena JACK, també participen en el processament de dades mitjançant el bus de transferència de dades.
El bus d'arbitratge de transferència de dades està configurat per garantir que només un mòdul ocupi el bus de transferència de dades en un moment determinat. Els mòduls de petició i arbitratge que hi treballen carregaran coordenades les ordres emeses pels mòduls. El mòdul d'arbitratge es troba a la primera ranura del pla posterior i determina quin dispositiu mestre tindrà prioritat per utilitzar els recursos del bus. Els mètodes de determinació específics inclouen un algorisme de prioritat, un algorisme -round-robin i altres algorismes de seqüenciació. El bus d'interrupció prioritari és el bus que gestiona les sol·licituds d'interrupció per a cada mòdul. Diverses peticions d'interrupció es classifiquen en set nivells al VME i, depenent del nivell del nivell, funcionen per tal d'interrompre les línies de senyal.
L'últim autobús és l'autobús de propòsit general. L'anomenat bus-de propòsit general- és el bus responsable d'algunes de les tasques bàsiques del sistema, com ara el control del rellotge, la inicialització, la detecció d'errors i altres tasques. Consta de dues línies de rellotge, una línia de reinici del sistema, una línia de fallada del sistema, una línia de fallada de CA i una línia de dades en sèrie.
Els mòduls es distribueixen en una estructura paral·lela i totes les dades i ordres es transmeten a través del bus de classe 4 subjacent del sistema, i el mode dels senyals és la senyalització de nivell TTL.
Família d'autobusos VME
● VME64
Amb el desenvolupament de tecnologies perifèriques, l'actualització del sistema VME era inevitable. El 1995, es va llançar VME64, una nova generació d'arquitectura de bus VME. En comparació amb el sistema VME tradicional, VME64 augmenta l'ample de banda de transmissió, amplia l'espai d'adreces i facilita la connexió i desconnectació de la placa. Va ampliar l'amplada de la línia de dades i el rang d'adreces a 64 bits per a plaques de 6U, va proporcionar mòduls d'adreces de 32-bits i 40 bits per a plaques de 3U, va augmentar l'amplada de banda de transmissió a 80 Mb/s, va augmentar el cicle de bloqueig del bus, va afegir la primera funció de detecció de ranures i va afegir suport per a la connexió en calent.
● Extensió VME64
L'extensió VME64 és un nou estàndard adoptat el 1997 i també es coneix com VME64x. Afegeix una família de connectors de 160 pins (disposats en 5 files), un connector P0/J0 entre P1/J1 i P2/J2 i un nou pin d'alimentació de 3,3 V. Els dos nous bucles de bus de vora del sistema augmenten la velocitat de dades a 160 Mb/s. A més, s'han afegit un panell frontal EMC i funcions ESD.
● VME320
Potser la millora més gran del VME320 és l'ús d'una interconnexió en estrella amb el propòsit d'accelerar la transferència de dades. Utilitza un protocol anomenat 2eSST, que és un protocol de transferència síncrona d'origen que augmenta la velocitat de dades teòrica a 320 Mb/s. Tanmateix, el VME320 no és àmpliament compatible.
Hi ha molts altres protocols derivats de VME que no es descriuen aquí.
Tendències en VME
L'avantatge actual de la tecnologia VME rau en els seus molts anys d'acumulació tècnica, les seves especificacions completes i un fort suport tècnic per satisfer els requisits específics de la majoria dels clients. A més, la seva modularitat també és un avantatge molt gran, perquè per a molts sistemes incrustats, afegir E/S addicionals és una cosa habitual i VME pot complir molt bé aquesta característica. VME ofereix 21 ranures d'expansió i els mòduls afegits recentment no afecten el rendiment general del sistema.
No obstant això, VME és una tecnologia que va néixer fa 25 anys, i molts usuaris no estan satisfets amb el progrés de VME pel que fa a l'ample de banda. Perquè en aquesta era de dades massives, l'ample de banda és un indicador aclaparador. Tanmateix, els venedors no han perdut la fe en VME i estan fent tot el possible per allargar la vida de VME. l'estàndard VXS introduït per SBS i l'estàndard VPX desenvolupat per VITA (l'Associació de Comerç Internacional de VME) és un nou intent. vXS crea les condicions per a les referències a teixits commutats, mentre que VPX augmenta la velocitat del senyal de teixit commutat a 6,25 Gb/s. Al mateix temps, moltes plaques posteriors de bus VME comencen a utilitzar-se de la mateixa manera. Molts backplanes VMEbus van començar a utilitzar ranures PMC (PCI Mezzanine Card) per permetre l'ús directe de les plaques PCI. Els fabricants també van prendre els elements constructius de les targetes PCI per mantenir les plaques VME actualitzades amb la indústria.
Els èxits de VME són ben reconeguts, però els fabricants hauran de continuar treballant dur per rejovenir-lo durant la propera dècada. Probablement, una caiguda tranquil·la d'aquesta tecnologia molt resistent no és una cosa que la majoria de la gent voldria veure.