摘? 要: 介紹VXI總線接口芯片" title="接口芯片">接口芯片IT9010的主要特點(diǎn)、工作方式和基本應(yīng)用。IT9010是一種很實(shí)用的接口器件，在基于虛擬儀器技術(shù)的測(cè)控系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞: VXI總線? 接口芯片IT9010? 虛擬儀器

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　　隨著虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展，基于VXI總線的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)得到了飛速的發(fā)展。基于VXI總線的測(cè)試平臺(tái)是公認(rèn)的21世紀(jì)儀器總線系統(tǒng)和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)秀平臺(tái)。VXI總線模塊儀器的優(yōu)點(diǎn)是易于集成為不同用途的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，具有優(yōu)良的交互操作性，而且數(shù)據(jù)傳輸速率高、可靠性高、功耗低?，F(xiàn)在，VXI總線儀器和系統(tǒng)已為世人普遍接受，并成為儀器系統(tǒng)發(fā)展的主流。但VXI總線規(guī)范比較復(fù)雜，硬件模塊與其接口也較繁瑣，而且需要較多寄存器對(duì)總線模塊實(shí)現(xiàn)操作控制。本文介紹一種性能優(yōu)良的VXI總線接口芯片，即Interface Technology公司的VXI總線接口芯片IT9010，使用這種芯片與VXI總線接口較為簡(jiǎn)單方便。

1 IT9010的主要特點(diǎn)

　　IT9010是專用VXI總線接口芯片，具有如下特點(diǎn):①內(nèi)部集成了VXI總線所需的寄存器，它們分別是配置寄存器" title="配置寄存器">配置寄存器、STATUS/ID寄存器、儀器類型寄存器、偏移寄存器、STATUS/CON寄存器、ID寄存器，因此IT9010也被稱為寄存器基的接口芯片;②具有VXI總線地址譯碼功能;③可對(duì)VXI總線和本地總線(LocalBUS)進(jìn)行仲裁;④具有譯碼所有31位VXI總線地址(A1~A31)的能力，因此用戶既可以用于24位地址(A24)設(shè)備的接口，也可以用于32位地址(A32)設(shè)備的接口;另外，IT9010還可通過(guò)外部撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置ID寄存器和儀器類型寄存器;通過(guò)微處理器對(duì)IT9010進(jìn)行編程等。這些結(jié)構(gòu)使其與VXI總線接口較為簡(jiǎn)單方便，即使用最少的外圍電路并且在PCB板上占據(jù)最小的空間。

2 IT9010的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理

2.1 IT9010的管腳

　　IT9010屬于240腳的PQFP封裝，其管腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

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　　IT9010主要由寄存器和控制邏輯所組成，管腳信號(hào)分為三大類，即VXI總線信號(hào)、本地總線信號(hào)和控制信號(hào)" title="控制信號(hào)">控制信號(hào)。

　　VXI總線的主要信號(hào)有:

　　VA(31：1)——VXI總線地址，IT9010在VAS信號(hào)的下降沿鎖存" title="鎖存">鎖存VA(31：1);

　　AM(5：0)——地址修改線;

　　VAS——VXI總線地址有效;

　　VWRITE——VXI總線寫;

　　VDS0，1——VXI總線數(shù)據(jù)有效;

　　IACK——中斷應(yīng)答信號(hào);

　　IACKIN——中斷應(yīng)答輸入線;

　　IACKOUT——中斷應(yīng)答輸出線;

　　IRQ(7：1)——中斷請(qǐng)求線，需要加外部驅(qū)動(dòng)器(例如74F760);

　　VDTACK——VXI數(shù)據(jù)傳送" title="數(shù)據(jù)傳送">數(shù)據(jù)傳送允許，需加驅(qū)動(dòng)器(74F38);

　　VD(15：0)——VXI數(shù)據(jù)總線;

　　SFAIL——系統(tǒng)錯(cuò)誤，需加驅(qū)動(dòng)器(74F38)，必須和SFINH信號(hào)經(jīng)過(guò)與非門接VXI總線的系統(tǒng)故障線SYSFAIL;

　　VDDIR——VXI總線數(shù)據(jù)傳送方向，為高電平時(shí)，VXI總線讀數(shù)據(jù)，為低電平時(shí)VXI總線寫數(shù)據(jù)，一般連到雙向緩沖器74F245的數(shù)據(jù)傳送方向控制端DIR，如圖2所示;

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　　VDBEN——數(shù)據(jù)傳送使能，VXI總線讀數(shù)據(jù)或?qū)憯?shù)據(jù)時(shí)，VDBEN信號(hào)都有效;

　　LA(7：0)——邏輯地址;

　　MODID——模塊識(shí)別線，它可以通過(guò)特有的物理位置或插槽來(lái)識(shí)別邏輯器件;

　　本地總線信號(hào)有:

　　LD(15：0)——本地?cái)?shù)據(jù)總線，用于訪問(wèn)IT9010的內(nèi)部寄存器;

　　LDTACK——本地?cái)?shù)據(jù)傳送允許;

　　LRW——本地讀寫信號(hào);

　　LCS——本地芯片選擇，在微處理器對(duì)IT9010進(jìn)行初始化時(shí)驅(qū)動(dòng)該信號(hào)有效;

　　LAD(6：1)——本地地址線，用于選擇IT9010的內(nèi)部寄存器;

　　INTL(3：1)——中斷選擇線，選擇VXI總線的IRQx;

　　FORCINT——中斷申請(qǐng)，當(dāng)此信號(hào)有效時(shí)，就通過(guò)由INTL(3：1)所選擇的中斷請(qǐng)求線IRQx向主機(jī)發(fā)中斷，由外部事件觸發(fā)或由微處理器觸發(fā);

　　對(duì)外部?jī)x器的控制信號(hào)有:

　　VXI/LC——為1時(shí)示表明VXI總線控制IT9010，為0時(shí)表示本地總線控制IT9010;

　　REGRD——對(duì)外部?jī)x器(存儲(chǔ)器)讀;

　　REGWR——對(duì)外部?jī)x器(存儲(chǔ)器)寫;

　　UASEL——高位地址選擇，當(dāng)訪問(wèn)的外部?jī)x器地址是16位或32位時(shí)，此信號(hào)有效;

　　IT9010初始化控制信號(hào)有:

　　AUTOCFG——自動(dòng)配置信號(hào);

　　IDISEL——對(duì)IT9010的ID寄存器設(shè)置時(shí)有效;

　　DTISEL——對(duì)IT9010的儀器類型寄存器設(shè)置時(shí)有效。

2.2 IT9010的工作原理

　　首先初始化其配置寄存器，IDISEL和DTISEL控制信號(hào)分別用于設(shè)置ID寄存器和儀器類型寄存器，IDISEL和DTISEL可由IT9010自己提供(如圖2所示)，也可由外部微處理器提供。在IDISEL和DTISEL的上升沿鎖存本地總線LD(15：0)上的數(shù)據(jù)，然后設(shè)置邏輯地址。邏輯地址的設(shè)置有兩種方法，即靜態(tài)設(shè)置和動(dòng)態(tài)設(shè)置。靜態(tài)設(shè)置，儀器的邏輯地址通過(guò)手動(dòng)設(shè)置，地址固定，不能被編程，邏輯設(shè)置由芯片上LA[7：0]實(shí)現(xiàn)，當(dāng)LA[7：0]是除FFH以外的其它值時(shí)，其對(duì)應(yīng)的值即為本地模塊的邏輯地址，可用DIP開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)設(shè)置;當(dāng)LA[7：0]為高即FFH時(shí)，IT9010處于動(dòng)態(tài)設(shè)置，可通過(guò)外部微處理器編程來(lái)設(shè)置，在模塊識(shí)別線MODID有效時(shí)，就將本地總線LD(15：0)上的數(shù)據(jù)鎖存到邏輯地址寄存器中。

　　AM[5：0]是地址修改線，用于區(qū)分A16、A24和A32地址空間，VXI的配置寄存器都位于A16的地址空間內(nèi)，當(dāng)需要附加外部寄存器時(shí)，就需用地址修改線。IT9010為訪問(wèn)外部寄存器(或存儲(chǔ)器)提供了接口信號(hào)，UASEL是高位地址選擇信號(hào)，REGRD和REGWR是對(duì)外寄存器的讀寫控制信號(hào)，并用VXI/LCL來(lái)表明當(dāng)前是哪個(gè)總線(VXI總線或本地總線)在控制IT9010。

　　中斷的產(chǎn)生可以通過(guò)本地總線寫STATUS/ID寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)FORCINT腳的下降沿實(shí)現(xiàn)。中斷請(qǐng)求的選擇通過(guò)INTL(3：1)實(shí)現(xiàn)，INTL(3：1)由手動(dòng)設(shè)置，用DIP開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)。由INTL(3：1)選擇中斷申請(qǐng)線的代碼如表1所示。

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　　IT9010可以控制16位和32位的數(shù)據(jù)傳送。IT9010只有16位的數(shù)據(jù)總線，如果要以32位的格式訪問(wèn)寄存器(或存儲(chǔ)器)，高16位數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。為了完成32位數(shù)據(jù)傳送，必須使用數(shù)據(jù)緩沖器。通常使用高速雙向緩沖器74F245，74F245可直接連到VXI數(shù)據(jù)總線上?？刂菩盘?hào)VDDIR用于控制數(shù)據(jù)流動(dòng)方向，其中低16位D(15：0)的使能由VDBEN控制，高16位D(31：16)的使能由D32BEN來(lái)控制。另外，VXI總線的輸入信號(hào)線LWORD有效時(shí)，表明是32位數(shù)據(jù)傳送，這時(shí)VDBEN和D32BEN都有效。參看圖3。

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3 IT9010的典型應(yīng)用

3.1 最小寄存器基接口

　　圖2是IT9010的最小寄存器基應(yīng)用系統(tǒng)，采用16位地址和16位數(shù)據(jù)形式，并且沒(méi)有附加寄存器(存儲(chǔ)器)。高速緩沖器74F244用于對(duì)IT9010的寄存器進(jìn)行設(shè)置，其中IDISEL信號(hào)用于對(duì)ID寄存器進(jìn)行設(shè)置;DTISEL用于對(duì)儀器類型寄存器進(jìn)行設(shè)置。ID寄存器和儀器類型寄存器的賦值都由DIP開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)置，DTISEL和IDISEL信號(hào)用于控制74LS244的導(dǎo)通和關(guān)閉。LA[7：0]用于設(shè)置邏輯地址，邏輯地址用于區(qū)別不同的儀器設(shè)備，圖中使用DIP開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)置，這是靜態(tài)設(shè)置方式。

3.2 24位/32位(A24/A32)存儲(chǔ)器接口

　　圖3是IT9010與存儲(chǔ)器相接的例子，即VXI總線通過(guò)接口芯片IT9010對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫。存儲(chǔ)器采用四片32K×8位的存儲(chǔ)器，因此數(shù)據(jù)位是32位，地址是15位。圖中用了4片高速雙向緩沖器74F245，用于32位數(shù)據(jù)的傳輸控制。存儲(chǔ)器的地址線直接接到VXI總線的地址線上，注意VXI總線的地址線是從A1開(kāi)始的31位，VXI總線的這種A[31：1]的地址，是為了靈活地訪問(wèn)存儲(chǔ)器空間。根據(jù)VDS0和VDS1的值，VXI總線可訪問(wèn)奇數(shù)地址、偶數(shù)地址和連續(xù)地址。VDDIR接74F245的DIR端，用于控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?。VDBEN使能低16位數(shù)據(jù)，D32BEN使能高16位數(shù)據(jù)。REGRD和REGWR分別接存儲(chǔ)器的讀寫端OE和WE。高位地址選擇UASEL接存儲(chǔ)器的片選信號(hào)CE。INTL[3：1]用于選擇中斷申請(qǐng)線，中斷申請(qǐng)線需經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器(74F760)才能觸發(fā)VXI背板的中斷。其余管腳的連接同圖2的最小寄存器基接口方法。

3.3 IT9010與微處理器的連接

　　IT9010還可與微處理器接口。微處理器的地址線接到IT9010的本地地址總線上(LAD(6：1))，并且經(jīng)過(guò)譯碼后接IT9010的片選CS。微處理器的數(shù)據(jù)線接IT9010的本地?cái)?shù)據(jù)線(LD(15：0))。這樣，微處理器就可以訪問(wèn)IT9010的內(nèi)部寄存器。REGRD和REGWR分別接到微處理器的/RD和/WR信號(hào)線上，需注意的是，微處理器的一個(gè)I/O引腳應(yīng)當(dāng)接到IT9010的FORCINT引腳上，使其具有向VXI總線發(fā)中斷的能力，因?yàn)閷?duì)于VXI總線來(lái)說(shuō)，微處理器是從設(shè)備，當(dāng)它需要向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，要申請(qǐng)占用VXI總線，在主機(jī)允許后微處理器才能占用總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。另外，用微處理器與IT9010接口，可以實(shí)現(xiàn)邏輯地址的動(dòng)態(tài)設(shè)置，并且可由微處理器對(duì)ID寄存器和儀器類型寄存器進(jìn)行設(shè)置。

4 VXI總線時(shí)序

　　VXI總線通過(guò)IT9010對(duì)存儲(chǔ)器或IT9010的寄存器進(jìn)行讀寫的時(shí)序簡(jiǎn)單，讀時(shí)序圖如圖4所示，寫時(shí)序圖如圖5所示。圖中VDTACK信號(hào)是由VXI總線發(fā)出的數(shù)據(jù)傳送允許信號(hào)，VDSx是選擇讀取方式，VDDIR用于控制74F245的數(shù)據(jù)流動(dòng)方向，VDBEN是數(shù)據(jù)傳輸使能位，VXI/LCL表示當(dāng)前是哪個(gè)總線控制IT9010，DDSEL是儀器設(shè)備選擇，UASEL是高位地址選擇。

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　　用IT9010實(shí)現(xiàn)與VXI總線的接口，電路簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，所需外部器件少，可使技術(shù)人員把大部分精力放在硬件電路模塊的功能實(shí)現(xiàn)上，因此是一種很實(shí)用的接口器件，它在基于虛擬儀器技術(shù)的測(cè)控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

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參考文獻(xiàn)

1 陳光禹. VXI總線測(cè)試平臺(tái)技術(shù).成都:電子科技大學(xué)出版社，1996