??? 摘 要： 介紹了VME總線的特點及系統(tǒng)結構，給出了設計基于VME總線的星載" title="星載">星載上行數(shù)據(jù)處理模塊" title="處理模塊">處理模塊測試平臺" title="測試平臺">測試平臺的一些關鍵技術，并提出了一種圍繞FPGA芯片設計VME總線從設備接口" title="設備接口">設備接口的技術。
??? 關鍵詞： VME總線?? 測試平臺? PSK FPGA
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??? VME(Versa Module Eurocard)總線是一種計算機總線結構。Versa總線是由Motorola公司專為其MC6800處理器開發(fā)設計的，VME總線是在Versa總線的基礎上發(fā)展起來的，主要采用了Versa總線的電氣標準及歐式卡（Eurocard）的機械標準。VME總線在工業(yè)領域得到了廣泛應用，航空、航天和軍事等領域也大量采用VME總線。
??? 在以VME為背板總線的系統(tǒng)中，很多功能模塊作為VME從設備存在于系統(tǒng)中。目前，市場上有關VME從設備的專用接口芯片功能復雜，成本很高，不被廣泛使用，很多VME從設備都需要自行開發(fā)VME從設備接口。本文介紹一種圍繞FPGA芯片設計VME總線從設備接口的技術。本文設計的基于VME的測試平臺是某星載上行數(shù)據(jù)處理模塊的測試平臺。
1 VME局部總線
1．1 VME總線的特性
??? VME總線是第一個獨立于微處理器的總線標準，不再受限于某一生產商的處理器產品；VME總線采用主控/目標結構，總線內可以存在多個主模塊，所以被稱為多路處理總線；VME總線為32位計算機總線，地址/數(shù)據(jù)信號線采用非復用方式，最大傳輸速率可達40MPS；在VME64中，VME總線擴展到64位，最大傳輸速率可達80MPS；VME總線采用異步傳輸，無時鐘也可協(xié)調數(shù)據(jù)傳輸，模塊間的數(shù)據(jù)傳輸通過握手信號實現(xiàn)；VME總線能夠支持16位、24位、32位尋址和8位、16位、24位、32位數(shù)據(jù)傳送" title="數(shù)據(jù)傳送">數(shù)據(jù)傳送；VME總線支持多處理器體系，最多支持到21個處理器；VME總線支持四級仲裁請求，采用菊花鏈優(yōu)先級隊列，實現(xiàn)多個主設備共享總線資源。
1．2 VME總線系統(tǒng)結構
??? VME總線主要由功能模塊、底板接口邏輯和四組信號總線組成，功能模塊通過底板接口邏輯、利用底板信號總線互相通信。其系統(tǒng)結構如圖1所示。
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??? 底板總線包括數(shù)據(jù)傳送總線、優(yōu)先級中斷總線、數(shù)據(jù)傳送仲裁總線和共用總線四種。VME總線的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議有兩層：最底層為底板訪問層，由底板接口邏輯、共用總線模塊和總線仲裁模塊組成；上層為數(shù)據(jù)傳輸層，由數(shù)據(jù)傳送總線和優(yōu)先級中斷總線模塊組成。
??? 四類不同的設備板中包括不同的功能模塊，系統(tǒng)控制板包括系統(tǒng)時鐘驅動器、電源監(jiān)視、仲裁、菊花鏈和總線定時器等功能模塊；CPU板包括定位監(jiān)視器、總線主控、請求器、中斷處理、中斷器等功能模塊；存儲器板和I/O設備板都包括目標和中斷器等模塊。
2? 基于VME的星載上行數(shù)據(jù)處理模塊測試平臺的設計
2．1 測試平臺的系統(tǒng)組成
??? 星載上行數(shù)據(jù)處理模塊由PSK解調卡、指令譯碼卡和存儲器加載卡及VME接口卡組成，主要用來完成上行PSK副載波信號的解調、譯碼和處理。其中數(shù)據(jù)注入卡屬于VME從設備。
??? 對星載上行數(shù)據(jù)處理模塊進行測試的平臺由VME機箱、仿真VME計算機、監(jiān)測設備和運行在監(jiān)控計算機上的監(jiān)控軟件組成，用來驗證上行數(shù)據(jù)處理模塊的功能及VME從設備接口的設計。系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。
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??? 上行數(shù)據(jù)處理模塊所包括的功能單元均以雙高度VME卡的形式安裝在VME機箱中，其中數(shù)據(jù)注入板卡通過VME接口與仿真VME計算機完成數(shù)據(jù)通信。
??? VME機箱是提供測試模塊和被測模塊的機械及電氣安裝載體。
??? 運行在監(jiān)控計算機上的監(jiān)控軟件提供人機會話界面；設置測試床工作模式（自檢/工作）；接收由VME仿真計算機傳回的遙測參數(shù)，反映星上設備的工作狀態(tài)；接收顯示由VME仿真計算機傳送的注入數(shù)據(jù)；接收顯示檢測設備發(fā)出的指令檢測報告。
2．2 監(jiān)測設備的設計
??? 監(jiān)測設備用來檢測上行數(shù)據(jù)處理模塊譯碼輸出的指令代碼，并且提供雙電平狀態(tài)信號，檢測上行數(shù)據(jù)處理模塊延時輸出的控制信號、星上設備用電以及硬件復位等。原理框圖如圖3所示。
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2．3? VME仿真計算機的設計
??? VME仿真計算機負責管理上行數(shù)據(jù)處理模塊的工作模式。它通過仿真VME總線時序對上行數(shù)據(jù)處理模塊進行數(shù)據(jù)的訪問，并且能夠接收和響應上行數(shù)據(jù)處理模塊的終端請求，然后讀取遙控注入數(shù)據(jù)和遙測參數(shù)并傳送給測試計算機。另外，仿真計算機還可以通過VME總線向上行數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送間接指令。其原理框圖如圖4所示。
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3 VME總線從設備接口的設計與實現(xiàn)
3．1? EDA技術
??? 在現(xiàn)代電子系統(tǒng)設計領域，EDA技術已經逐漸成為電子系統(tǒng)的主要設計手段。FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）是EDA技術中重要的一種應用。FPGA器件在結構上由邏輯功能塊排列為陣列，并由可編程的內部連線連接這些功能塊來實現(xiàn)一定的邏輯功能。本設計中遙測解調及遙控注入測試卡的數(shù)字和邏輯電路部分均由FPGA器件來完成，這里采用Altera公司的FPGA芯片ACEK1K30QC208。該芯片具有三萬門可編程邏輯單元，屬于Sram型的FPGA芯片，邏輯信息保存在芯片的靜態(tài)存儲器中，上電時動態(tài)加載。這種類型的器件在驗證期間可以使用下載工具將邏輯加載到芯片中，驗證完畢后需要將邏輯信息燒寫在專門的PROM中，以后系統(tǒng)上電時，F(xiàn)PGA從PROM中自動加載邏輯。
3．2? 從設備接口的設計
??? 在本設計中，VME從設備接口功能為(A24/D16)和(A16/D08)，對應的AM代碼如下(IEEE STD 1014-1987)：
??? AM=0x2D? Short supervisory access? (A16)
??? AM=0x29? Short nonprivileged access? (A16)
??? AM=0x3E? Standard supervisory program access (A24)
??? AM=0x3D? Standard supervisory data access (A24)
??? AM=0x3A? Standard nonprivileged program access (A24)
??? AM=0x39? Standard nonprivileged data access (A24)
??? AM=0x3F? Standard supervisory block transfer(A24)
??? AM=0x3b? Standard nonprivileged block transfer(A24)
??? VME總線特性為：
??? ·A24和A16訪問
??? ·D16和D08(EO)訪問
??? ·支持D16 BLOCK傳輸
??? ·支持D08(EO) BLOCK傳輸
??? ·支持RMW (Read-Modify-Write) 訪問
??? ·支持ADO(Address Only)周期
??? ·支持Address pipelining
??? 本地總線特性為：
??? ·支持本地設備就緒信號(LREADY)
??? ·A24/#A16輸出（可分別譯碼）
??? ·SP/#NP輸出;DATA_PROG_BLOCK輸出（可分別譯碼）
3．3? 從設備中斷設計
??? VME總線從設備接口需要包括中斷設計，其功能為完成VME中斷請求全過程中的所有應答時序。設計參數(shù)(IEEE STD 1014-1987)如下：
??? ·中斷釋放方式：RORA( RELEASE ON REGISTER ACCESS)和ROAK(RELEASE ON ACKNOWLEDGE INTERRUPT)方式可設置。
??? ·上升沿或高電平本地中斷請求有效可選Status/ID：D16 and D08(O) (Double-Byte or Single-Byte Status/ID Read)。?
參考文獻
1 ANSI/IEEEANSI/IEEE Std 1014-1987. IEEE Standard for A Versatile Backplane Bus: VMEbus,1987
2 VMEBus Reference Manual. Motorola Inc,1990
3 ACEX1K Programmable Logic Device Family Datasheet.Altera Corporation, June 2003
4 TMS320C3x User’s Guide. Texas Instruments Inc, Literature?Number: SPRU031E 2558539-9761 revision L, July 1997
5 熊可宜.計算機數(shù)字總線標準手冊.北京:希望電子出版社,1991.3