VME buss prinsipp og anvendelse
VME (VersaModule Eurocard)-buss er en generell-databuss som kombinerer den elektriske standarden til Motorolas Versa-buss med den mekaniske formfaktoren til Eurocard-standarden etablert i Europa, og er en åpen arkitektur. Den definerer et system for sammenkobling av databehandling, datalagring og tilkobling av perifere kontrollenheter i en tett koblet maskinvarearkitektur. I løpet av årene har VME-systemet utviklet seg til et vel-etablert system der produkter er utviklet for industriell kontroll, militære systemer, romfart, transport og medisinske applikasjoner.
Funksjoner til VME
VMEs dataoverføringsmekanisme er asynkron, med flere busssykluser, adressebredder på 16, 24, 32, 40 eller 64 biter og datalinjebredder på 8, 16, 24, 32 og 64 biter, og systemet kan velge dem dynamisk. Dataoverføringsmetoden er asynkron, så den er kun underlagt signalutvekslingsprotokollen og er ikke avhengig av systemklokken; dataoverføringshastigheten er fra 0 til 500 Mb/s; i tillegg er det ualigned dataoverføringskapasitet, feilretting og selv{13}}diagnostikk og brukerdefinerte I/O-porter; den er utstyrt med 21 plugg-spor og flere bakplan, som kan brukes i militære applikasjoner Conduction Cooling Module.
VME-arkitektur
Fordi det er en kombinasjon av to standarder, kan VME-systemet også sees på som to deler. Den ene delen er den mekaniske arkitekturen, som bestemmer størrelsen på bakplanene, frontpanelene og de innebygde kortene til VMEbus-systemet, og den andre delen er den funksjonelle arkitekturen, som definerer systemets flyt.
1. VME Mechanical Architecture
Hoveddelen av VMEs mekaniske struktur er bakplanet, som er et trykt kretskort. Den er tilgjengelig i tre størrelser: 3U (160 mm × 100 mm), 6U (160 mm × 233 mm) og 9U (367 mm × 400 mm). I henhold til VME64x-standarden er det tre typer kontakter i VME-systemet, som er P0/J0, P1/J1 og P2/J2, med "P" og "J" som står for henholdsvis PLUG- og JACK-kontakter. P1/J1- og P2/J2-kontaktene har 96 pinner arrangert i tre rader med 32 pinner hver, mens P0/J0-kontakten har 95 pinner. 3U-bakplan har bare P1/J1- eller P2/J2-kontakter, mens 6U-bakplan har både J1- og J2-kontakter.
2. Funksjonell struktur av VME
Som vist i figur 1, kan den funksjonelle arkitekturen til VME beskrives som bestående av signallinjer, bakplangrensesnittlogikk og funksjonelle moduler. Ytelsen til bakplangrensesnittlogikken styres av en rekke egenskaper på bakplanet, slik som signallinjeimpedans, forplantningstid, termineringsverdier og så videre. Den og signallinjene er bindeleddet mellom de ulike delene av systemet. Funksjonelle moduler, derimot, er samlinger av kretser som utfører spesifikke oppgaver. Blant dem kalles hovedmodulen masteren, som bestemmer rekkefølgen på dataoverføring; modulene som fungerer i henhold til dataoverføringen til masteren kalles slaver, og modulen som er ansvarlig for å overvåke adressen til dataoverføringsdestinasjonen kalles lokasjonsovervåkingsenheten. I tillegg er det moduler som utsteder og behandler avbruddsforespørsler, og voldgiftsmoduler som bestemmer og behandler forespørsler fra andre moduler. Det finnes selvfølgelig også moduler som sender ut klokkesignaler og moduler som overvåker driften av systemets strømforsyning.
VME funksjonell arkitektur
Hver av disse modulene har sin egen arbeidsdeling, men for å jobbe sammen samlet trenger de støtte fra busser. Bussene i VME-systemet er delt inn i fire hovedkategorier: dataoverføringsbussen, dataoverføringsarbitrasjonsbussen, prioritetsavbruddsbussen og den generelle-bussen.
Dataoverføringsbussen er en-høyhastighets asynkron parallell dataoverføringsbuss som er i stand til å overføre data og adressesignaler. Masterenheter, slaveenheter, avbruddsmoduler og avbruddshåndteringsmoduler utveksler data to og to via den. To andre moduler, busstimeren og JACK daisy-kjededriveren, deltar også i databehandlingen via dataoverføringsbussen.
Dataoverføringsarbitrasjonsbussen er satt opp for å sikre at bare én modul okkuperer dataoverføringsbussen på et gitt tidspunkt. Forespørsels- og voldgiftsmodulene som jobber med den vil laste koordinere kommandoene utstedt av modulene. Voldgiftsmodulen er i det første sporet i bakplanet og bestemmer hvilken hovedenhet som vil ha prioritet ved bruk av bussressursene. Spesifikke bestemmelsesmetoder inkluderer en prioritetsalgoritme, en round-robin-algoritme og andre sekvenseringsalgoritmer. Prioritetsavbruddsbussen er bussen som håndterer avbruddsforespørsler for hver modul. Ulike avbruddsforespørsler er kategorisert i syv nivåer i VME, og avhengig av nivået på nivået fungerer de for å avbryte signallinjene.
Den siste bussen er den generelle bussen. Den såkalte-generelle-bussen er bussen som er ansvarlig for noen av de grunnleggende oppgavene til systemet, inkludert kontroll av klokken, initialisering, feildeteksjon og andre oppgaver. Den består av to klokkelinjer, en systemtilbakestillingslinje, en systemfeillinje, en AC-feillinje og en seriell datalinje.
Modulene er fordelt i en parallell struktur, og alle data og kommandoer overføres gjennom den underliggende klasse 4-bussen til systemet, og modusen for signalene er TTL-nivåsignalering.
VME buss familie
● VME64
Med utviklingen av periferteknologi var oppgradering av VME-systemet uunngåelig. I 1995 ble VME64, en ny generasjon VME-bussarkitektur, lansert. Sammenlignet med det tradisjonelle VME-systemet, øker VME64 overføringsbåndbredden, utvider adresserommet og forenkler tilkobling og frakobling av kort. Den utvidet datalinjebredden og adresseområdet til 64 biter for 6U-kort, ga 32--biters og 40-biters adressemoduler for 3U-kort, økte overføringsbåndbredden til 80Mb/s, økte busslåsesyklusen, la til den første spordeteksjonsfunksjonen og la til støtte for hot-plugging.
● VME64 utvidelse
VME64-utvidelsen er en ny standard som ble tatt i bruk i 1997 og er også kjent som VME64x. Den legger til en 160-pinners kontaktfamilie (ordnet i 5 rader), en P0/J0-kontakt mellom P1/J1 og P2/J2, og en ny 3,3V strømpinne. Systemets to nye kantbussløyfer øker datahastigheten til 160 Mb/s. I tillegg er det lagt til et EMC-frontpanel og ESD-funksjoner.
● VME320
Den kanskje største forbedringen i VME320 er bruken av en stjerneforbindelse med det formål å akselerere dataoverføring. Den bruker en protokoll kalt 2eSST, som er en kildesynkron overføringsprotokoll som øker den teoretiske datahastigheten til 320 Mb/s. VME320 er imidlertid ikke allment støttet.
Det er mange andre protokoller avledet fra VME som ikke er beskrevet her.
Trender i VME
Den nåværende fordelen med VME-teknologi ligger i dens mange års tekniske akkumulering, dens komplette spesifikasjon og sterk teknisk støtte for å møte de spesifikke kravene til de fleste kunder. I tillegg er dens modularitet også en veldig stor fordel, fordi for mange innebygde systemer er det vanlig å legge til ekstra I/O, og VME kan godt møte denne funksjonen. VME har 21 utvidelsesspor, og de nylig lagt til modulene påvirker ikke den generelle ytelsen til systemet.
Imidlertid er VME en teknologi som ble født for 25 år siden, og mange brukere er ikke fornøyd med fremgangen til VME når det gjelder båndbredde. For i denne epoken med massive data er båndbredde en overveldende indikator. Leverandører har imidlertid ikke mistet troen på VME, og gjør alt de kan for å forlenge levetiden til VME. VXS-standarden introdusert av SBS og VPX-standarden utviklet av VITA (VME International Trade Association) er et nytt forsøk. vXS skaper forutsetninger for referanser til svitsjede tekstiler, mens VPX øker signalhastigheten for byttet tekstil til 6,25 Gb/s. Samtidig begynner mange VME-bussbakplaner å bli brukt på samme måte. Mange VMEbus-bakplan begynte å bruke PMC-spor (PCI Mezzanine Card) for å muliggjøre direkte bruk av PCI-kort. Produsenter tok også konstruksjonselementene til PCI-kort for å holde VME-kort oppdatert med industrien.
VMEs prestasjoner er godt anerkjent, men produsentene vil måtte fortsette å jobbe hardt for å forynge den i løpet av det neste tiåret. En stille nedgang for denne svært spenstige teknologien er nok ikke noe folk flest ønsker å se.