【正文】 測控系統(tǒng)通信與網(wǎng)絡(luò)主講：武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 王泉德第 9章　儀器專用總線216?！?　 CAMAC是 ComputerAidedMeasurementAndControl的 縮 寫，即 計 算機 輔 助 測 量和控制 ，也可以 認為 是 ComputerApplicationtoMeasurementAndControl的 縮 寫，即 計 算機在 測量和控制中的 應(yīng) 用， IEEE則 稱之 為組 裝式 儀 器接口系 統(tǒng)標(biāo) 準(zhǔn)。 CAMAC系 統(tǒng) 是一種具有數(shù)據(jù) 總線 特性的 組 件化的 標(biāo) 準(zhǔn) 儀 器系統(tǒng) ，用于交 換 在 線連 接的各種 設(shè)備 之 間 的數(shù)據(jù)和控制信息。216。　 　 VXI總線 是 VMEbuseXtensionforInstrumentation的 縮 寫，意 為 VME總線 在 儀 器 領(lǐng) 域的 擴 展 。它是 繼 GPIB之后， 為 適 應(yīng)測 量 儀 器從分立的臺式和機架式 結(jié) 構(gòu) 發(fā) 展 為 更 緊 湊的模 塊 式結(jié) 構(gòu)的需要，于 1987年推出的一種新的 總線標(biāo) 準(zhǔn)。216?！　?PXI是 PCIeXtensionforInstrumentation的縮寫，是 NI公司于 1997年 8月公布的一個對 PCI和 CompactPCI作擴充 ，以滿足高性能電子測量儀器需要的新一代模塊化計算機控制儀器的技術(shù)規(guī)范。 PXI標(biāo)準(zhǔn)正隨著迅速發(fā)展的計算機技術(shù)和電子技術(shù)而不斷擴充和完善。 一．引言 CAMAC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)主要由 四部分 組成：v　基本機箱v　并行分支多機箱系統(tǒng)v　串行傳輸多機箱系統(tǒng)v　多控制器系統(tǒng) 二． CAMAC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) v　 CAMAC系統(tǒng)由 機箱 和 組件 組成。v　不同的功能組件插入機箱可以構(gòu)成不同的儀器系統(tǒng)。v　 小規(guī)模的系統(tǒng)可由單個機箱插入不超過 23個插件 和 一個機箱控制器 組成，可以連接很多外部儀器和一臺以上的計算機。v　 大型的實驗室系統(tǒng)與集散控制系統(tǒng)，需要由多個機箱通過 分支總線 或 串行總線 連成大型系統(tǒng)。v　 無論系統(tǒng)大小， 機箱 和 組件 是 CAMAC系統(tǒng)的基本部件，而 數(shù)據(jù)路 是 CAMAC的核心。 1．基本機箱標(biāo)準(zhǔn) v　 寬度 為 430mm， 高度 為 ，機箱后板裝有 25個86芯插座 ，插座裝在深 305mm處。v　機箱后部可以延伸，供機箱 自備電源 使用。v　機箱和電源部分 總深度 不超過 525mm。v　機箱上下板內(nèi)側(cè)裝有 滑入導(dǎo)軌 ，下部有 風(fēng)冷設(shè)施 。v　插座的位置也稱為 站 。v　一個機箱有 25個站 。v　 最左邊 的站為第 1站， 最右邊 的站為第 25站。v　 CAMAC規(guī)定第 25站固定為機箱控制器，稱為 控制站，而 1～ 24站稱為普通站。（ 1） 機箱v　第 24站也可給控制器使用 ，但仍稱為普通站，原因是背面插針連線與其它 23個站相同。 機箱背面是 連 接插 針 的 連線 ， 這 些 連線 就是數(shù)據(jù)路v　數(shù)據(jù)路有兩類連接方式。第一類是 母線連接方式 ，就是將各插座的同號插針并接起來。母線連接又分兩種， — 種僅并聯(lián) 1～ 24站的同號插針，另一種并聯(lián) 1～ 25站的同號插針。第二類屬 專線連接 ，它是將第 25站的某些插針分別與 1～ 24站的兩個插針相連。其中一個插針連線叫站號線 (N線 )，另一個插針連線叫請求線 (L線 )。專線共 48根。 v　 組件是 CAMAC系統(tǒng)的 基本部件 。前面板高度為，印刷電路板長度為 305mm，單寬組件寬度為。（ 2） 組件 v　 單寬組件 是一種插件，可以是一個儀表，也可以是外設(shè)的接口部件， 雙寬組件 可裝兩塊。組件的寬度還可增加，但必須為單寬的整倍數(shù)。v　 組件至少有兩部分功能，一部分功能 完成組件應(yīng)有的任務(wù) ，如接收和存貯數(shù)據(jù)，數(shù)字化操作及控制外部裝置等。另一部分功能則是 接受 CAMAC指揮 ，接受計算機各項指令，以便與計算機會話。 　　數(shù)據(jù)路由 86條信號線 組成。按其作用分為 命令 、 定時 、數(shù)據(jù) 、 狀態(tài) 、 公共控制 、 非標(biāo)準(zhǔn) 、 電源 等七種線 。類名 稱 符 號 用途型命令站號 (Station Number)子地址 (Subaddrees)功能 (Function)NA1． 2． 4． 8F1． 2． 4． 8． 16控制器尋址組件控制器尋址組件的一個區(qū)域被尋址的子地址應(yīng)完成的功能定時選通 l(Strobe1)選通 2(Strobe2)操作定時控制的第一階段操作定時控制的第二階段數(shù)據(jù)寫 (Write)讀 (Read)W1～ W24R1～ R24將數(shù)據(jù)寫入組件從組件讀取數(shù)據(jù)狀態(tài)請求 (Look一 At—Me)占線 (Busy)響應(yīng) (Response)命令接受 (Command Accepted)LBQX服務(wù)請求指明數(shù)據(jù)路操作正在執(zhí)行指明由命令所選擇的特征狀態(tài)指明組件能完成指定的操作公共控制起始 (Initialize)禁止 (Inhibit)清除 (clear)ZIC置組件于初始狀態(tài)禁止有關(guān)動作消除寄存器非標(biāo)準(zhǔn)自由母線 (Free Bus Lines)補充觸點 (Patch Contacts)P P2P3～ P5(P7)非規(guī)定使用無數(shù)路據(jù)連線的非規(guī)定觸點電源強制性電源線土 6V、士 24V、 0V(DC)附加電源線 +200V、 12V(DC)、 117V、117V(DC)、干凈地 E、備用線 Yl、 Y2 規(guī)定的電源線及回線附加的電源線、參考地線及備用線2．?dāng)?shù)據(jù)路及其操作 （ 1） 命令 (NAF) 　 　 CAMAC機箱操作的命令由 1根站號 線 、 4根子地址 線 和 5根功能 線 上的信號所 組 成。信號在數(shù)據(jù)路操作的整個持 續(xù)期 間 均保持不 變 ，并 產(chǎn) 生占 線 信號，以封 鎖 其它信號 對 數(shù)據(jù)路的操作?！?1） 站號 線 N　 　 每個普通站都有一個單獨的站號線 Ni，利用這根線可使被尋址的普通站處于 工作狀態(tài) 。被尋址的站可以僅是一個，也可以是多個。 2） 子地址 線 A8， A4， A2， A1　 　 一個 組 件內(nèi)可以有多個子地址，由 四根子地址 線 A8，A4， A2， A1編碼 信號來 尋 址。 這 些信號 經(jīng)組 件內(nèi)的 譯碼 器譯碼 后，可 選 定至多 16個子地址 。子地址 編 號 為 A(0)～A(15)。CAMAC單 機箱中，除控制器外可插 23個 組 件，每個 組 件又可設(shè) 置 16個子地址。因此一個 單 機箱的 測試 點或控制點 總 數(shù)可達 1623 ＝ 369個 。3） 功能 線 F16， F8， F4， F2， F1　 　 選定的一個或多個組件中的子地址應(yīng)完成的功能，將由5根功能線 （ F16， F8， F4， F2， F1）上的信號來確定。這些信號在組件中經(jīng)譯碼可形成 32種功能 ，功能編號為 F(0)～F(31)，主要是 讀操作 、 寫操作 和 數(shù)據(jù)傳遞 等，見書上 P183.表 92。組件中的寄存器分成兩組。第 1組為 數(shù)據(jù)寄存器 ，第2組為 狀態(tài)寄存器 。 功能 碼 具體功能如下：v　 F(0)：將第 1組 的一個寄存器的內(nèi)容 傳遞 到控制器，而寄存器內(nèi)容不 變 ， 該 寄存器由子地址 選 定。v　 F(1)：將第 2組 的一個寄存器的內(nèi)容 傳遞 到控制器，而寄存器內(nèi)容不 變 。 該 寄存器由子地址 選 定。v　 F(2)：將第 1組 的一個寄存器的內(nèi)容 傳遞 到控制器，寄存器的內(nèi)容在 選 通 S2時 被清除。 該 寄存器由子地址 選 定。v　 F(3)：將第 1組 的一個寄存器內(nèi)容的 補碼傳遞 到控制器，寄存器內(nèi)容不 變 。 該 寄存器由子地址 選 定。v　 F(4)～ F(7)： F(4)和 F(6)為 非 標(biāo) 準(zhǔn)功能 碼 ， F(5)和 F(7)為備 用功能 碼 。 對 于非 標(biāo) 準(zhǔn)功能 碼 ，用 戶 可以根據(jù)需要，自行確定它的功能。 備 用功能 碼為 待定 碼 ，留作 標(biāo) 準(zhǔn)功能的 擴展。v　 F(8)：將響 應(yīng)線 Q上的一個信號 傳遞給 控制器， Q信號表示 L信號的狀 態(tài) 或 組 件的 LAM（ Look At Me） 請 求。如果組 件沒有 請 求，或者有 請 求而被禁止，那么 Q=0。被 測試 的L信號或一個特定的 LAM請 求由子地址 選 定。v　 F(9)：清除 組 件中第 1組 的一個寄存器的內(nèi)容。 該 寄存器由子地址 選 定。v　 F(10)：使 組 件中的一個 LAM狀 態(tài) 復(fù)位。 Q信號可以表明組 件中任何 選 定特征的狀 態(tài) 。v　 F(11)：清除第 2組 的一個寄存器的內(nèi)容。 該 寄存器由子地址 選 定。v　 F(12)～ F(15)： F(12)和 F(1 4)是非 標(biāo) 準(zhǔn)功能 碼 ，F(xiàn)(13)和 F(15)是 備 用功能 碼 。v　 F(16)： 強 迫第 1組 的一個寄存器的每一位與控制器所 發(fā)送的相 應(yīng) 數(shù)據(jù)位成 為 同 樣 的狀 態(tài) 。寄存器由子地址 選 定。本命令的作用是將數(shù)據(jù)位 Wi寫入第 1組 寄存器的 對應(yīng) 位 Mi中，用符號表示 為 Mi＝ Wi。v　 F(17)： 強 迫第 2組 的一個寄存器的每一位與控制器所 發(fā)送的相 應(yīng) 數(shù)據(jù)位成 為 同 樣 的狀 態(tài) ，即 Mi＝ Wi。寄存器由子地址 選 定。v　 F(18)：將第 1組 的一個寄存器的 選 定位 進 行置位， 選定位由控制器 發(fā) 送的一個數(shù)據(jù)字中 為 1的位確定，相 應(yīng) 位被置 為 1。未 選 定位的內(nèi)容不 變 。寄存器由子地址 選 定。v　 F(19)：將第 2組 的一個寄存器的 選 定位 進 行置位， 選定位由控制器 發(fā) 送的一個數(shù)據(jù)字中 為 1的位所確定，相 應(yīng) 位被置 為 1。未 選 定的內(nèi)容不改 變 。v　 F(20)和 F(22)：非 標(biāo) 準(zhǔn)功能 碼 ，用 戶 可用來作 為 全寫或 選 置 組 件中的寄存器。v　 F(21)：清除第 1組 的一個寄存器的 選 定位的內(nèi)容。 選定位由控制器 發(fā) 送的一個數(shù)據(jù)字中 為 1的位所確定 , 相 應(yīng) 位被清除 為 0。未 選 定位的內(nèi)容不 變 。寄存器由子地址 選 定。v　 F(23)：清除第 2組 的一個寄存器的 選 定位的內(nèi)容。 選定位由控制器 發(fā) 送的一個數(shù)據(jù)字中 為 1的位所確定，相 應(yīng) 位被清除 為 0。未 選 定位的內(nèi)容不 變 。寄存器由子地址 選 定。v　 F(24)：禁止 組 件中的一個特征 進 入數(shù)據(jù)路，或屏蔽一個信號。本功能的作用是從 選 通 S1或 S2開始。被禁的特征，例如一個 LAM請 求或數(shù)據(jù) 輸 入，由子地址 選 定。v　 F(25)：當(dāng) 許動 或禁 動 不適當(dāng) 時 ， 這 個命令用來起 動 或終 止一個 動 作。起 動 或 終 止在 選 通 S1或 S2時 刻 發(fā) 生。 執(zhí) 行碼 不得用來 對 一個需要 F(24)操作的 組 件的特征 進 行置位，也不得用來 對 一個需要 F(26)置位的 組 件特征 進 行復(fù)位。被執(zhí) 行的 動 作，或它所加 給組 件的特征由子地址 選 定。v　 F(26)：觸 發(fā) 或允 許組 件中的一個特征 動 作 產(chǎn) 生，或者中斷一個屏蔽信號。其作用是從 選 通或開始生效。被 許動的特征，例如 — 個 LAM請 求或數(shù)據(jù) 輸 入，由子地址 選 定。v　 F(27)：在 Q線 上 產(chǎn) 生與 組 件的一個特征相 應(yīng) 的響 應(yīng) 。由子地址 選 定的 這 個特征可以是一個 LAM狀 態(tài) ，但不能是一個LAM請 求或 L信號。 該 特征不能被狀 態(tài)測試 命令復(fù)位。v　 F(28)～ F(31)： F(28)和 F(30)是非 標(biāo) 準(zhǔn)功能 碼 ， F(29)和 F(31)是 備 用 碼 ?！?　 以上 32種功能中，有 18種具有明確的 專用意義 ，其余 14種是 非標(biāo)準(zhǔn)功能碼 和 備用碼 ，給 CAMAC的發(fā)展留有余地。 4） 命令的 傳遞 和 譯碼 　 　 圖表示機箱控制器將一個命令 N(i)A(j)F(k)傳遞到組件的例子。該命令由 系統(tǒng)控制器 (一般是計算機 )發(fā)出，存放在機箱控制器的寄存器 中。 　 　 為了保證數(shù)據(jù)路上的信息準(zhǔn)確而有效地傳遞，控制器在分開的兩條母線上 依次 發(fā)出 兩個選通脈沖和 。組件響應(yīng)這兩個信號，按照數(shù)據(jù)路上的命令信號起動不同的動作。用于數(shù)據(jù)的選通輸入，用于改變組件或機箱控制器內(nèi)部的狀態(tài)。 （ 2） 定時信號 (S1， S2 ) 　 　 在數(shù)據(jù)路中，所有由讀出線 R和寫入線 W傳遞的信息統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)，它可以是 測量數(shù)據(jù) ，也可以是 狀態(tài)信息 和 控制信息 。 （ 3） 數(shù)據(jù)及其傳遞 v　 寫線 (W1～ W24)的作用是將 控制器 所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號 傳輸?shù)浇M件 的寄存器內(nèi)。在每次寫入操作時，控制器在 W母線上產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號，該信號在 Sl前到達穩(wěn)定狀態(tài)，并保持到操作結(jié)束。v　 讀線 (R1～ R24)的作用是將 組件 所產(chǎn)生的數(shù)據(jù) 傳輸給控制器 。在每次讀操作期間，組件在讀出母線 R上建立起數(shù)據(jù)，在選通脈沖之前到達穩(wěn)定狀態(tài)，并且在整個數(shù)據(jù)路操作持續(xù)期保持不變，除非改變了數(shù)據(jù)源的狀態(tài)?？刂破髟跁r啟動對 R線上數(shù)據(jù)的接收動作。 v　 CAMAC數(shù)據(jù)路 為 每個 組 件各 設(shè) 了一條 L專線 ，用于 組 件向控制器 提出中斷 ， 請 控制器 給