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广泛应用于子板层叠用途的PC/104、PC/104-Plus、PCI-104

【技术讲座】板卡接口的过去与现在，工业总线规格总汇 (三)
广泛应用于子板层叠用途的PC/104、PC/104-Plus、PCI-104

DATE	2008/03/14

　　【日经BP社报道】上接本站报道 (一)VME，板卡间连接总线最为广泛采用的代表、 (二)以VME为基础,利用高速骨干网。

面向测量仪器扩展的VXI

　　除此之外，还出现了以VME为基础、面向测量仪器的接口规格。这就是VXI（VMEbus Extensions for Instrumentation）。这一规格目前由名为“VXI Bus Consortium”的组织管理，之前由美国惠普和美国泰克等测量仪器厂商为主制定。相关标准等可能通过VXI Bus Consortium的网站下载*注2。

　　VXI的基本通信协议等与VME一样。硬件方面的区别有以下三点：

（1）板卡尺寸：VME支持A/B 2种尺寸，而VXI在VME的基础上又增加了C/D 2种尺寸，共计定义了4种尺寸（图3）。

（2）追加P3了接头：P1/P2在保持与VME的兼容性的同时，在P3追加了高速信号线。理论上甚至可进行1Gbit/秒的传送。另外，P3还追加了同步通信用的100MHz时钟。

（3）1套系统最多可追加256台设备。

图3　定义了四种板卡尺寸的VXI
VXI提供A、B、C、D四种尺寸

　　软件方面也做了大幅扩展。其特征是“IEEE-488”，即与GPIB的高亲和性。在此之前GPIB已经广泛应用于测量仪器的连接，VXI考虑通过软件来实现与GPIB的联动。从VXI的通信层来看，除了可以直接通过自主协议访问VXI外，还备有Communication Register和Word Serial Register层（图4）。应用设备通过使用这些层，可以作为Shared Memory或者GPIB兼容设备访问VXI支持设备。

图4　VXI的通信层
VXI定义了Communication Register和Word Serial Register层。使用这些层除了可以直接通过自主协议访问VXI外，还可以作为Shared Memory或者GPIB兼容设备访问VXI支持设备

　　目前VXI最新的标准是2003年11月亮相的“Revision 3.0”。尽管VME所支持的2eSST也增加到了Revision 3.0中，但不可否认与VITA推动的各种VME扩展版相比，VXI给人以停滞感。另外，检测VXI支持设备间相互连接性的VXI plug&play Systems Alliance在2000年之后也处于很少有新动向的状态*注3。这也许是因为VXI本来就是专门面向测量仪器的规格的缘故吧。除了被人认为难以应用于普通的用途以外，测量仪器使用的板卡之间的连接连接总线近来也开始由VXI向PXI过渡，VXI的需求并不多则是事实。

PC/104、PC/104-Plus、PCI-104——广泛应用于子板的层叠用途

　　在规模较小的用途，比如说在主板上层叠子板的相互连接中普遍使用的子板的内部接口是PC/104。这一规格为1992年由业内12家公司联合制定。现在由“PC/104 Embedded Consortium”管理。PC/104以及之后的PC/104-Plus、PCI-104、EBX、EPIC等规格均为开放标准，可通过PC/104 Embedded Consortium的Web网站免费获得*注4。

　　PC/104的基本思路是“实现ISA的无背板使用”。具体而言就是在板卡的正面设计接头的插口、在背面设计接头的插头，在通过分隔层层叠时，通过在同样位置配备接头来实现ISA总线的共享（图5）。接头形状方面，只支持8bit的为64端子，同时支持8bit和16bit的为104端子（图6）。PC/104这一名称就来源于104端子。

　　制定PC/104的1992年，当时ISA的应用还非常广泛。以ISA为基础面向低端用途的XT（8bit）被广泛使用，因此PC/104在规格制定的时候同时支持勒这两种规格。常见的使用案例包括，把周边电路和电源部分和在一起作为主板、在其上配备只有CPU的和子板；或者反过来把CPU、电源和基本输入/出（I/O）电路集成到主板上，把扩展I/O作为子板等。与使用VME的情况相比，可构筑大幅节省空间的系统，因此PC/104得到了广泛普及。（未完待续，特约撰稿人大原雄介）

图5　PCI的板卡连接方法
在板卡正反面设置插头和插座，通过分隔层相互层叠

图6　PCI的2种插座
PCI定义了只支持8bit的64端子和同时支持8bit和16bit的104端子两种形状

注2 VXI Bus Consortium的网站 http://www.vxibus.org

注3 VXI plug&play Systems Alliance网站 http://www.vxipnp.org

注4 PC/104 Embedded Consortium的Web网站 http://www.pc104.org

作者简介：大原雄介。技术论文自由撰稿人。内容主要涵盖CPU和存储器等相关部件的结构、OS、驱动器、中间件等。

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