VME匯流排

VME的電氣結構VME的功能構架可以說是由信號線，背板接口邏輯和功能模組所組成的。 VME64隨著周邊技術的發展，VME系統的升級在所難免。 於是在1995年，VME匯流排的新一代架構VME64脫穎而出。

誕生於25年前的VME（VersaModule Eurocard）匯流排是一種通用的計算機匯流排，結合了Motorola公司Versa匯流排的電氣標準和在歐洲建立的Eurocard標準的機械形狀因子，是一種開放式架構。它定義了一個在緊密耦合（closely coupled）硬體構架中可進行互連數據處理、數據存儲和連線外圍控制器件的系統。經過多年的改造升級，VME系統已經發展的非常完善，圍繞其開發的產品遍及了工業控制、軍用系統、航空航天、交通運輸和醫療等領域。

VME的特點

VME的數據傳輸機制是異步的，有多個匯流排周期，地址寬度是16、24、32、40或64位，數據線路的寬度是8、16、24、32、64位，系統可以動態的選擇它們。它的數據傳輸方式為異步方式，因此只受制於信號交換協定，而不依賴於系統時鐘；其數據傳輸速率為0～500Mb/s；此外，還有UnalignedData傳輸能力，誤差糾正能力和自我診斷能力，用戶可以定義I/O連線埠；其配有21個插卡插槽和多個背板，在軍事套用中可以使用傳導冷卻模組。

VME結構

因為是兩種標準的結合，那么VME系統也可以被看作是兩個部分。一個部分是它的機械構架，此部分決定著VMEbus 系統背板、前置面板和嵌入板的尺寸大小；而令一部分則是功能構架，它定義了系統的運轉流程。

1 VME的機械結構

VME機械構架中的主要部分為背板，是一個印刷電路板。它的大小有三種型號：3U（160mm×100mm）、6U（160mm × 233mm）和9U（367 mm× 400mm）。根據VME64x標準，VME系統中有三種連線器，它們分別是P0/J0、P1/J1和 P2/J2，“P”和“J”分別代表了PLUG和JACK連線器。P1/J1和P2/J2連線器有96個管腳，排列成三排，每排32管腳；P0/J0連線器則有95個管腳。3U型背板只具有P1/J1或P2/J2連線器，而6U型背板則同時具有J1和J2連線器。

2 VME的電氣結構

VME的功能構架可以說是由信號線，背板接口邏輯和功能模組所組成的。背板接口邏輯的性能是由背板上的一些特性所左右的，比如信號線阻抗、傳播時間、終端數值等等。它和信號線是系統各部分之間的紐帶。功能模組則是執行具體任務的電路集合。其中，主要的模組叫做主設備(master），其決定著數據傳輸的順序；根據主設備數據傳輸情況而動作的模組叫做從設備（slave），負責監控數據傳輸目標地址的模組被稱為定位監控設備。此外，還有發出中斷請求和處理中斷請求的模組，判定和處理其他模組請求的仲裁模組。當然，還少不了發出時鐘信號的模組和監控系統電源工作情況的模組。
這些模組雖然各有分工，但是要想集體配合，還需要匯流排的支持。VME系統的匯流排分為四大類：數據傳輸匯流排、數據傳輸仲裁匯流排、優先中斷匯流排和通用匯流排。數據傳輸匯流排是一個高速異步平行數據傳輸匯流排，能傳輸數據和地址信號。主設備、從設備、中斷模組和中斷處理模組通過其進行兩兩交換數據。另外兩個模組，匯流排時鐘（bus timer）和JACK 菊花鏈驅動器也通過數據傳輸匯流排參與數據處理工作。數據傳輸仲裁匯流排是為確保在特定的時間內只有一個模組占用數據傳輸匯流排而設定的。工作在其上的請求模組和仲裁模組將負載協調各模組發出的指令。仲裁模組處於背板的第一個插槽內，決定哪個主設備將優先使用匯流排資源。具體的判定方法包括了優先權算法、round-robin算法和其他排序算法。
優先權中斷匯流排是處理各模組中斷請求的匯流排。各種中斷請求在VME中被分成了7個等級，根據等級的高低，它們依次對信號線進行中斷工作。
最後一個匯流排是通用匯流排。所謂通用匯流排就是負責系統的一些基本工作，包括對時鐘的控制、初始化、錯誤檢測等任務的匯流排。它由兩條時鐘線、一個系統復位線、一個系統失效線、一個AC失效線和一個串列數據線構成。
各模組是以平行結構分布的，所有的數據和指令通過系統底層的4類匯流排進行傳輸，信號的模式是TTL電平信號。

3 VME的功能結構

VME功能架構

VME的功能構架可以說是由信號線，背板接口邏輯和功能模組所組成的。背板接口邏輯的性能是由背板上的一些特性所左右的，比如信號線阻抗、傳播時間、終端數值等等。它和信號線是系統各部分之間的紐帶。功能模組則是執行具體任務的電路集合。其中，主要的模組叫做主設備（master），其決定著數據傳輸的順序；根據主設備數據傳輸情況而動作的模組叫做從設備（slave），負責監控數據傳輸目標地址的模組被稱為定位監控設備。此外，還有發出中斷請求和處理中斷請求的模組，判定和處理其他模組請求的仲裁模組。當然，還少不了發出時鐘信號的模組和監控系統電源工作情況的模組。

VME匯流排家族

VME64

隨著周邊技術的發展，VME系統的升級在所難免。於是在1995年，VME匯流排的新一代架構VME64脫穎而出。相對於傳統的VME系統，VME64加大了傳輸頻寬，拓展了地址空間和方便了板卡插拔。它將6U板的數據線寬和地址範圍擴展到了64位，給3U板提供了32位和40位地址模組，傳輸頻寬達到了80Mb/s，增加了匯流排鎖定周期，增加了第一插槽探測功能，加入了對熱插拔的支持。

VME64 extension

VME64擴展集是1997通過的新標準，它又被稱為VME64x。它增加了一個160管腳連線器系列（按5行排列），還在P1/J1和P2/J2之間加入了一個P0/J0 連線器，另外新增設了一個3.3V電源管腳。該系統新增的兩個邊緣匯流排循環則把數據速率提高到160 Mb/s。此外，還增加了EMC前置面板和ESD功能。

VME320

VME320最大的改進可能是採用了星型互連的方法來達到數據傳輸加速的目的。它採用了一種叫做2eSST的協定，這是一種信源同步傳輸協定，可將理論數據速率提高到320 Mb/s。不過VME320並沒有
得到廣泛的支持。
其他從VME中派生出來的協定還很多，在這裡就不一一介紹了。

VME的優勢

VME技術目前的優勢在於多年的技術積累，其完備的規範和得力的技術支持能滿足大部分客戶的具體要求。此外，它的模組性也是一個非常大的優勢，因為對於很多的嵌入式系統來說，加入額外的I/O是常有的事，而VME能很好的滿足這一特點。VME提供了21個擴充插槽，而且新加入的模組並不影響系統的整體性能。
不過，VME畢竟是誕生於25年前的技術，很多用戶就對VME在頻寬方面的進展不太滿意。因為在這個海量數據的時代，頻寬是一個壓倒性的指標。不過，廠商們並未對VME喪失信心，他們在想盡一切辦法來延長VME的壽命。SBS公司推出的VXS標準和VITA（VME國際貿易協會）開發的VPX標準就是一種新的嘗試。VXS為引用交換結構創造了條件，而VPX則將開關結構信號速率提升到了6.25Gb/s。與此同時，許多VME匯流排背板開始使用PMC（PCI MEZZANINE Card）插槽，以便能直接使用PCI板卡。製造商們還吸取了PCI板卡的構造因素，來讓VME板卡跟上行業的步伐。
VME的成就是眾所公認的，但要想在未來的10年重新煥發活力，製造商們還要繼續的努力。對於這種非常有彈性的技術，悄然的衰落可能不會是多數人所願意看到的。