板卡接口的過(guò)去與現在，工業(yè)總線(xiàn)規格總匯
加入技術(shù)交流群
面向測量?jì)x器擴展的VXI
除此之外，還出現了以VME為基礎、面向測量?jì)x器的接口規格。這就是VXI（VMEbus Extensions for Instrumentation）。這一規格目前由名為“VXI Bus Consortium”的組織管理，之前由美國惠普和美國泰克等測量?jì)x器廠(chǎng)商為主制定。相關(guān)標準等可能通過(guò)VXI Bus Consortium的網(wǎng)站下載*注2。
VXI的基本通信協(xié)議等與VME一樣。硬件方面的區別有以下三點(diǎn)：
（1）板卡尺寸：VME支持A/B 2種尺寸，而VXI在VME的基礎上又增加了C/D 2種尺寸，共計定義了4種尺寸（圖3）。
（2）追加P3了接頭：P1/P2在保持與VME的兼容性的同時(shí)，在P3追加了高速信號線(xiàn)。理論上甚至可進(jìn)行1Gbit/秒的傳送。另外，P3還追加了同步通信用的100MHz時(shí)鐘。
（3）1套系統最多可追加256臺設備。
圖3定義了四種板卡尺寸的VXI
VXI提供A、B、C、D四種尺寸
圖4VXI的通信層
VXI定義了Communication Register和Word Serial Register層。使用這些層除了可以直接通過(guò)自主協(xié)議訪(fǎng)問(wèn)VXI外，還可以作為Shared Memory或者GPIB兼容設備訪(fǎng)問(wèn)VXI支持設備
PC/104、PC/104-Plus、PCI-104——廣泛應用于子板的層疊用途
在規模較小的用途，比如說(shuō)在主板上層疊子板的相互連接中普遍使用的子板的內部接口是PC/104。這一規格為1992年由業(yè)內12家公司聯(lián)合制定?，F在由“PC/104 Embedded Consortium”管理。PC/104以及之后的PC/104-Plus、PCI-104、EBX、EPIC等規格均為開(kāi)放標準，可通過(guò)PC/104 Embedded Consortium的Web網(wǎng)站免費獲得*注4。
PC/104的基本思路是“實(shí)現ISA的無(wú)背板使用”。具體而言就是在板卡的正面設計接頭的插口、在背面設計接頭的插頭，在通過(guò)分隔層層疊時(shí)，通過(guò)在同樣位置配備接頭來(lái)實(shí)現ISA總線(xiàn)的共享（圖5）。接頭形狀方面，只支持8bit的為64端子，同時(shí)支持8bit和16bit的為104端子（圖6）。PC/104這一名稱(chēng)就來(lái)源于104端子。
制定PC/104的1992年，當時(shí)ISA的應用還非常廣泛。以ISA為基礎面向低端用途的XT（8bit）被廣泛使用，因此PC/104在規格制定的時(shí)候同時(shí)支持勒這兩種規格。常見(jiàn)的使用案例包括，把周邊電路和電源部分和在一起作為主板、在其上配備只有CPU的和子板；或者反過(guò)來(lái)把CPU、電源和基本輸入/出（I/O）電路集成到主板上，把擴展I/O作為子板等。與使用VME的情況相比，可構筑大幅節省空間的系統，因此PC/104得到了廣泛普及。
圖5PCI的板卡連接方法
在板卡正反面設置插頭和插座，通過(guò)分隔層相互層疊
圖6PCI的2種插座
PCI定義了只支持8bit的64端子和同時(shí)支持8bit和16bit的104端子兩種形狀
但是PC/104是以ISA為基礎的，所以實(shí)際傳送速度還不到10Mbit/秒，到了上世紀九十年代中期就讓人感到傳送能力不夠了。在此背景下，在ISA的基礎上采用PCI以進(jìn)一步提高速度為目標制定的規格就是PC/104-Plus。該規格1997年公布了最初的標準。從接頭的形狀來(lái)看，在保留了原來(lái)PC/104用接頭的基礎上，追加了PCI總線(xiàn)用的120端子接頭，形成了PC/104模塊與PC/104-Plus模塊同時(shí)存在的形式（圖7）。
圖7PC/104模塊和其他模塊的層積示例
(a)為PC/104模塊和PC/104-Plus模塊混載的示意圖。(b)為PC/104模塊和PC/104-Plus模塊以及PCI-104模塊混載的示意圖。(a)(b)中非棧接的模塊相當于主板
這些規格在電氣方面，和ISA或PCI完全一致，不同的只是連接器的機械形狀。因此，在硬件的開(kāi)發(fā)中，軟件就可以通過(guò)安裝有ISA或PCI的個(gè)人電腦來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。因此獲得了非常廣泛的應用，即使是現在仍然在使用之中。
對于主板（圖7（a）中的非棧接（Non Stack Through）型PC/104-Plus模塊，或者圖7（b）中的非堆棧（Non Stack）型PCI-104模塊的部分，各廠(chǎng)商如何開(kāi)發(fā)出有各自特色的產(chǎn)品是重要的一點(diǎn)。因此，各種各樣的產(chǎn)品相繼推出，比如和個(gè)人電腦主板相互兼容的產(chǎn)品、以及采用獨特形狀形成ISA/PCI擴展卡形式的產(chǎn)品等。最近相當于主板的部分已經(jīng)開(kāi)始著(zhù)手標準化。最有代表性的就是被稱(chēng)為“EPIC（Embedded Platform for Industrial Computing）”的規格。該規格2006年公布了“Version 2.0”。其中，外形尺寸為115mm×165mm，分成I/O Zone和Tall CPU and Power Zone等區域，同時(shí)考慮了嵌入底盤(pán)使用時(shí)的冷卻等問(wèn)題（圖8）。
評論