VME总线的结构和工作原理

1、计算机总线的分类计算机总线的分类VME总线的发展：总线的发展：VME总线的主要特点：总线的主要特点：VMEbusIEEE-101440 Mbyte/secVME64 80 Mbyte/secVME64x160 Mbyte/secVME320320500 Mbyte/secVME总线的传输速率：总线的传输速率：数据处理设备数据处理设备地址地址单元单元监视监视器器请求请求器器主主设设备备中中断断器器中断中断处理处理器器请请求求器器底板接口逻辑底板接口逻辑DTB优先级中断优先级中断DTB裁决裁决公用公用底板接口逻辑底板接口逻辑裁决裁决器器系统系统时钟时钟驱动驱动器器电源电源监视监视器器串行串行时钟时

2、钟驱动驱动器器IACK菊菊花链花链驱动驱动器器总线总线定时定时器器底板接口逻辑底板接口逻辑数据输入输数据输入输出设备出设备从从设设备备中中断断器器底板接口底板接口逻辑逻辑数据数据存储存储设备设备从从设设备备VME总线功能分类：总线功能分类：1. 主设备（主设备（MASTER）一个功能模块，它启动一个功能模块，它启动DTBDTB周期，以便在它和一个周期，以便在它和一个从设备从设备之间传递数据之间传递数据主设备的框图主设备的框图主设备底板接口逻辑底板接口逻辑数据传送总线DTB裁决总线优先权中断总线公用总线地址线数据线2. 从设备（从设备（SLAVE）一个功能模块，它检测一个功能模块，它检测主设备主

3、设备启动的启动的DTBDTB周期，当周期，当DTBDTB周期指定有它参与时，和周期指定有它参与时，和主设备主设备之间传递数据之间传递数据从设备的框图从设备的框图从设备底板接口逻辑底板接口逻辑数据传送总线DTB裁决总线优先权中断总线公用总线地址线数据线3. DTB线的分类线的分类4. 字节组字节组只有只有两个两个最低有效位地址不相同的一组字节地址单最低有效位地址不相同的一组字节地址单元称为元称为4 4字节组字节组字节（字节（0）XXXXXXXXX00字节（字节（1）XXXXXXXXX01字节（字节（2）XXXXXXXXX02字节（字节（3）XXXXXXXXX035. 寻址线寻址线主设备主设备使用

4、地址线使用地址线A02A31A02A31选择将要存取的选择将要存取的4 4字字节组，节组，4 4条附加的线（条附加的线（DS1DS1* *，DS0DS0* *，A01A01和和LWORDLWORD* *）来决定字节组中，在数据传送周期中）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。要存取哪个或哪些字节地址单元。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）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）字节（字节（0 0）读写（单字节）读写（单字节）字节（字节（1 1）读写（单字节）读写（单字节）字节（字节（0101）读写（双字节）读写（双字节）字节（字

5、节（2323）读写（双字节）读写（双字节）字节（字节（0303）读写（四字节）读写（四字节）6. 地址修改线（地址修改线（AM0AM5）主设备主设备在数据传递期间传送附加的二进制信息给从在数据传递期间传送附加的二进制信息给从设备。共有设备。共有6 6条地址修改线，分类如下：条地址修改线，分类如下：定义的定义的保留的保留的用户定义的用户定义的短寻址码：短寻址码：A02A15用于选择字节（用于选择字节（03）标准寻址码：标准寻址码：A02A23用于选择字节（用于选择字节（03）扩展寻址码：扩展寻址码：A02A31用于选择字节（用于选择字节（03）地址修改码的分配（部分）：地址修改码的分配（部分）：

6、3FHHHHHH3DHHHHLH3BHHHLHH2DHLHHLH2AHLHLHL1F-100FLLHHHH0DLLHHLH7. 地址选通（地址选通（AS*）主设备驱动。主设备驱动。通知所有的通知所有的从设备从设备模块，地址稳定，可模块，地址稳定，可以取用以取用8. 数据选通（数据选通（DS0*和和DS1*）主设备驱动。主设备驱动。用来选择数据传送的字节地址单元用来选择数据传送的字节地址单元控制功能：控制功能：在写周期，第一个下降沿指出主设备已在写周期，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

7、掉数据升沿通知从设备可以从数据总线上去掉数据9. 数据传送承认（数据传送承认（DATCK*）从设备驱动。从设备驱动。在写周期，在写周期，从设备从设备驱动驱动DATCKDATCK* *为低表为低表示它已经成功接收了写入的数据；在读周期示它已经成功接收了写入的数据；在读周期从设备从设备驱动驱动DATCKDATCK* *为低表示它已经把数据放上数据总线为低表示它已经把数据放上数据总线10. 总线错（总线错（BERR*）从设备从设备或或总线定时器总线定时器驱动驱动 BERRBERR* * 为低，向为低，向主设备主设备表明数据传送不成功表明数据传送不成功11. 读读/写（写（WRITE*）主设备驱动。主

8、设备主设备驱动。主设备用它来表明数据传送的方向。用它来表明数据传送的方向。当当WRITE*被驱动到低时表明数据数据传送方向是被驱动到低时表明数据数据传送方向是从从主设备主设备到到从设备从设备（写操作（写操作）12. 总线定时器总线定时器一个功能模块，测量一个功能模块，测量DTBDTB上每一次数据传输的时间，上每一次数据传输的时间，如果传送时间过长，便终止如果传送时间过长，便终止DTBDTB周期周期典型的数据传送周期的例子（单字节读周期）典型的数据传送周期的例子（单字节读周期） 1主设备主设备从设备从设备已经获得已经获得DTBDTB使用权使用权给出给出地址、地址修改码地址、地址修改码驱动驱动LW

9、ORDLWORD* *为为高，高，IACKIACK* *为高，为高，ASAS* *为低为低规定数据传送方向规定数据传送方向，WRITE*为高为高接收接收地址、地址修改码地址、地址修改码等信号。等信号。若地址有效，则选择板上设备若地址有效，则选择板上设备确定总线的确定总线的使用权限使用权限在在DTACKDTACK* *和和BERRBERR* *为高之前为高之前一直等待一直等待驱动驱动DS0*为低，为低，DS1*为高为高主设备主设备从设备从设备典型的数据传送周期的例子（单字节读周期）典型的数据传送周期的例子（单字节读周期） 2主设备主设备从设备从设备典型的数据传送周期的例子（单字节读周期）典型的数

10、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从被选中的设备中读取数据在在D00D07上给出数据上给出数据将将DTACK*驱动到低驱动到低典型的数据传送周期的例子（单字节读周期）典型的数据传送周期的例子（单字节读周期） 4主设备主设备从设备从设备接收接收D00D07上的数据上的数据终止周期，释放终止周期，释放地址线地址线、地址修改码地址修改码、LWORD*、IACK*释放释放DTACK*如果是最后的周期，释放如果是最后的周期，释放DS0*、DS1*和和AS*将将DS0*、AS*驱动为高驱动为高典型的数据传送周期的例子（单字节读周期）典型的数据传送周期的例子（单字节读周期） 5主设

11、备主设备从设备从设备释放释放D00D07数据传送周期时序（地址广播）数据传送周期时序（地址广播）AM0AM5IACK*A01A31LWORD*AS*DS0*数据传送周期时序（数据传送数据传送周期时序（数据传送）AS*WRITE*DS0*DS1*D00D31DTACK*BERR*必要性：为了通过必要性：为了通过DTB总线共享总体资源总线共享总体资源可行性：硬件裁决方案可行性：硬件裁决方案防止两个主设备同时使用总线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调度来自多个主设备的请求，实现最佳的总线使用优先权裁决优先权裁决循环裁决循环裁决单级裁决单级裁决总线请求（总线请求（

12、03） BR0*BR3*总线允许入总线允许入（03） BG0IN*BG3IN*总线允许出总线允许出（03） BG0OUT*BG3OUT*总线忙总线忙 BBSY*总线清除总线清除 BCLR*裁决器一个裁决器一个裁决器一个或多个请求器一个或多个请求器裁决器裁决器是一种功能模块，当几个请求同时存在是一种功能模块，当几个请求同时存在时，它决定哪一个请求器应获准控制时，它决定哪一个请求器应获准控制DTB。此此种决定有多种可能的算法。主要有种决定有多种可能的算法。主要有优先裁决器优先裁决器，循环裁决器循环裁决器和和单级裁决器单级裁决器。裁决器的框图裁决器的框图裁决器（位于第一插槽）底板接口逻辑底板接口逻辑

13、数据传送总线DTB裁决总线优先权中断总线公用总线请求器请求器是一种功能模块，它用来监视插件板上是一种功能模块，它用来监视插件板上主设备主设备或或中断处理器中断处理器的设备要求信号，当它们的设备要求信号，当它们需要需要DTB时产生总线请求信号时产生总线请求信号请求器的框图请求器的框图请求器底板接口逻辑底板接口逻辑数据传送总线DTB裁决总线优先权中断总线公用总线设备要求信号设备要求信号设备允许信号设备允许信号请求器A主设备A请求器B主设备B裁决器请求级1请求级2BR1*由请求由请求器驱动器驱动由裁决由裁决器驱动器驱动BR2*BBSY*BG1IN*BG2IN*裁决过程中裁决过程中裁决过程中裁决过程中

14、主设备主设备B控制控制DTB主设备主设备A控制控制DTB裁决器闲裁决器闲优先权中断总线信号线优先权中断总线信号线中断器中断器中断处理器中断处理器IACKIACK* *菊花链驱动器菊花链驱动器IRQ1IRQ1* *中断请求中断请求1 1（最低优先级）（最低优先级）IRQ2IRQ2* *中断请求中断请求2 2IRQ3IRQ3* *中断请求中断请求3 3IRQ4IRQ4* *中断请求中断请求4 4IRQ5IRQ5* *中断请求中断请求5 5IRQ6IRQ6* *中断请求中断请求6 6IRQ7IRQ7* *中断请求中断请求7 7（最高优先级）（最高优先级）IACKIACK* *中断承认中断承认IACK

15、INIACKIN* */IACKOUT/IACKOUT* *中断承认菊花链中断承认菊花链中断器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，分为若干优先级，IRQ7IRQ7* *为最高为最高中断承认线经过总线底板的全长，由中断承认线经过总线底板的全长，由中断处理器中断处理器驱动并连接驱动并连接到到IACKIACK* *菊花链上。菊花链上。中断承认菊花链确保只有一个中断器响应中断承认周期中断承认菊花链确保只有一个中断器响应中断承认周期IACK菊花链驱动器系统控制器系统控制器SLOT1SLOT1中断处理器SLOT2SLOT2非响应

16、中断器SLOT3SLOT3响应中断器SLOT4SLOT41. 在指定的一组在指定的一组中断请求线中断请求线中确定进入的中断请求中确定进入的中断请求的优先级（的优先级（IRQ1*IRQ7*中的最高级）中的最高级）2. 使用插件板上的使用插件板上的总线请求器总线请求器请求使用请求使用DTB，当获，当获准使用准使用DTB时，启动中断承认周期，并且读取正时，启动中断承认周期，并且读取正在被承认的在被承认的中断器中断器的的STATUS/ID3. 根据接收到的根据接收到的STATUS/ID信息，启动相应的中断信息，启动相应的中断服务程序服务程序中断处理器的框图中断处理器的框图中断处理器底板接口逻辑底板接口

17、逻辑数据传送总线DTB裁决总线优先权中断总线公用总线被承认内的被承认内的中断线中断线用地址总线广播的用地址总线广播的3位中断承认码位中断承认码A03A02A01IRQ1*LLHIRQ2*LHLIRQ3*LHHIRQ4*HLLIRQ5*HLHIRQ6*HHLIRQ7*HHH1. 在在优先权中断总线优先权中断总线上产生中断信号上产生中断信号 2. 如果在中断承认菊花链如果在中断承认菊花链输入线输入线上接收到一个上接收到一个下降下降沿沿信号，并且信号，并且3条有效地址线的电平对应于正在条有效地址线的电平对应于正在使用的中断请求线时，而且请求的使用的中断请求线时，而且请求的STATUS/ID的的宽度宽

18、度大于或等于大于或等于中断器所能提供的宽度，则中断中断器所能提供的宽度，则中断器提供器提供STATUS/ID；否则，中断器把下降沿信号；否则，中断器把下降沿信号沿菊花链向下传播沿菊花链向下传播中断器的框图中断器的框图中断器底板接口逻辑底板接口逻辑数据传送总线DTB裁决总线优先权中断总线公用总线中断承认菊花链与中断承认菊花链与中断处理器中断处理器及及中断器中断器相配合以相配合以协调中断服务，每当协调中断服务，每当中断处理器中断处理器启动一个中断承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认周期时，在中断承认菊花链上产生一个下降沿信号信号IACK*菊花链驱动器的框图菊花链驱动器的框图

19、IACK*菊花链驱动器底板接口逻辑底板接口逻辑数据传送总线DTB裁决总线优先权中断总线公用总线SLOT4SLOT4中断器SLOT3SLOT3主设备A请求器ASLOT1SLOT1中断处理器请求器裁决器条件条件系统中只有系统中只有一个一个中断处理器中断处理器主设备主设备A A正在正在总线请求级总线请求级2 2上使用上使用DTBDTB中断处理器使用中断处理器使用总线请求级总线请求级3 3请求使用请求使用DTBDTB总线请求级总线请求级3 3的优先级的优先级高于高于总线请求级总线请求级2 2SLOT4SLOT4中断器SLOT3SLOT3主设备A请求器ASLOT1SLOT1中断处理器请求器裁决器SLOT4SLOT4中断器SLOT3SLOT3主设备A请求器ASLOT1SLOT1中断处理器请求器裁决器SLOT4SLOT4中断器SLOT3SLOT3主设备A请求器AS