板卡接口的過去與現(xiàn)在，工業(yè)總線規(guī)格總匯
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面向測(cè)量?jī)x器擴(kuò)展的VXI
除此之外，還出現(xiàn)了以VME為基礎(chǔ)、面向測(cè)量?jī)x器的接口規(guī)格。這就是VXI（VMEbus Extensions for Instrumentation）。這一規(guī)格目前由名為“VXI Bus Consortium”的組織管理，之前由美國(guó)惠普和美國(guó)泰克等測(cè)量?jī)x器廠商為主制定。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等可能通過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(qū)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(chǔ)上又增加了C/D 2種尺寸，共計(jì)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(hào)線。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(tǒng)最多可追加256臺(tái)設(shè)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自主協(xié)議訪問VXI外，還可以作為Shared Memory或者GPIB兼容設(shè)備訪問VXI支持設(shè)備
PC/104、PC/104-Plus、PCI-104——廣泛應(yīng)用于子板的層疊用途
在規(guī)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(nèi)部接口是PC/104。這一規(guī)格為1992年由業(yè)內(nèi)12家公司聯(lián)合制定?，F(xiàn)在由“PC/104 Embedded Consortium”管理。PC/104以及之后的PC/104-Plus、PCI-104、EBX、EPIC等規(guī)格均為開放標(biāo)準(zhǔn)，可通過PC/104 Embedded Consortium的Web網(wǎng)站免費(fèi)獲得*注4。
PC/104的基本思路是“實(shí)現(xiàn)ISA的無(wú)背板使用”。具體而言就是在板卡的正面設(shè)計(jì)接頭的插口、在背面設(shè)計(jì)接頭的插頭，在通過分隔層層疊時(shí)，通過在同樣位置配備接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)ISA總線的共享（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這一名稱就來(lái)源于104端子。
制定PC/104的1992年，當(dāng)時(shí)ISA的應(yīng)用還非常廣泛。以ISA為基礎(chǔ)面向低端用途的XT（8bit）被廣泛使用，因此PC/104在規(guī)格制定的時(shí)候同時(shí)支持勒這兩種規(guī)格。常見的使用案例包括，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；或者反過來(lái)把CPU、電源和基本輸入/出（I/O）電路集成到主板上，把擴(kuò)展I/O作為子板等。與使用VME的情況相比，可構(gòu)筑大幅節(jié)省空間的系統(tǒng)，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(shè)置插頭和插座，通過分隔層相互層疊
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(chǔ)的，所以實(shí)際傳送速度還不到10Mbit/秒，到了上世紀(jì)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(chǔ)上采用PCI以進(jìn)一步提高速度為目標(biāo)制定的規(guī)格就是PC/104-Plus。該規(guī)格1997年公布了最初的標(biāo)準(zhǔn)。從接頭的形狀來(lái)看，在保留了原來(lái)PC/104用接頭的基礎(chǔ)上，追加了PCI總線用的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(dāng)于主板
這些規(guī)格在電氣方面，和ISA或PCI完全一致，不同的只是連接器的機(jī)械形狀。因此，在硬件的開發(fā)中，軟件就可以通過安裝有ISA或PCI的個(gè)人電腦來(lái)進(jìn)行開發(fā)。因此獲得了非常廣泛的應(yīng)用，即使是現(xiàn)在仍然在使用之中。
對(duì)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，各廠商如何開發(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(dú)特形狀形成ISA/PCI擴(kuò)展卡形式的產(chǎn)品等。最近相當(dāng)于主板的部分已經(jīng)開始著手標(biāo)準(zhǔn)化。最有代表性的就是被稱為“EPIC（Embedded Platform for Industrial Computing）”的規(guī)格。該規(guī)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(qū)域，同時(shí)考慮了嵌入底盤使用時(shí)的冷卻等問題（圖8）。
評(píng)論