机械电气设备开放式数控系统第3部分:总线接口与通信协议

GB/T18759《机械电气设备开放式数控系统》分为如下几部分:

--第1部分:总则;

--第2部分:体系结构;

--第3部分:总线接口与通信协议;

--第4部分:硬件平台(暂定名称);

--第5部分:软件平台(暂定名称);

--第6部分:通用技术条件(暂定名称);

--第7部分:试验与验收(暂定名称)。

本部分为GB/Tl8759的第3部分，规定了机械电气设备用开放式数控系统中总线接口与通信协议。

本部分的附录A、附录B为规范性附录，附录C为资料性附录。

本部分由中国机械工业联合会提出。

本部分由全国工业机械电气系统标准化技术委员会(SAC/TC231)归口。

本部分负责起草单位:中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司、国家机床质量监督检验中心。

本部分参加起草单位:北京凯恩帝数控技术有限责任公司、北京和利时电机技术有限公司、沈阳高精数控技术有限公司、山东大学机械学院、浙江大学、广州数控设备有限公司、武汉华中数控股份有限公司、大连光洋数控技术有限公司、大连理工大学、华南理工大学、北京航空航天大学机械学院。

本部分主要起草人:于东、黄祖广、杨洪丽、王健、张承瑞、冯冬芹、王宇晗、何平、尹震宇、任清荣、陈虎、王永青、胡毅、刘明烈、裴海龙、刘艳强。

前言

1 范围

2 规范性引用文件

3 术语和定义

4 基本要求

5 物理层

6 数据链路层

7 应用层

8 用户层行规

附录A(规范性附录) 总线安全导则

附录B(规范性附录) 数据类型定义

附录C(资料性附录)文献目录

作 者:本社 主编

出版时间:2009-11-1

版 次:1

字 数:65000 印刷时间:2009-11-1

纸 张:胶版纸 印 次:1

开放式数控系统 的基本结构有硬件平台、软件平台、一个用户可扩展的硬软件空间和应用开发环境。

由数控系统生产厂提供，或是选择通用的标准模块，但其配置可由用户在较大范围内选择，如控制轴数、控制方式、各种外部设备等。

由数控系统生产厂提供，或CNC软件开发商提供，它是系统的核心软件，即CNC、PLC的基本软件，同时提供好的用户开发应用软件的环境。

应用软件:用户在数控系统生产厂提供的硬软件平台基础上，开发专用软件、硬件，实现用户要求的控制功能。

总线接口是成像板卡与计算机链接的接口，总线接口包括:ISA/EISA、AGP、VME、VL、PCI/PCI-X、PCMCIA、PMC、PCI EXPRESS等。在机器视觉领域中广泛使用的总线接口主要是基于PCI的各种总线:PCI、PCI-X、PCI EXPRESS。PCI总线是独立于CPU的系统总线，采用了独特的中间缓冲器设计，可将告诉的外围设备直接挂在CPU总线上，打破了瓶颈，使得CPU的性能得到充分的发挥。图像采集卡利用PCI总线的优点，实现了高速图像数据传输和主控系统的对接。

为了实现PCI总线数据传输速度的进一步提高，PCISIG组织在PCI标准协议的基础上指定了PCI-X、PCI EXPRESS等快速数据传输标准。同时为了适应嵌入式系统应用，PCISIG也推出了PC104、PC104 Plus、PXI、Compact PCI等标准。

PCI(Peripheral Componet Interconnected)总线是Pentium PC机的组成部分，理论带宽可达到132MB/S,通常可达到95MB/s.

PCI是PC总线的一种扩展架构，它与PCI总线不同的是，PCI总线必须频繁地在目标设备和总线之间交换数据，而PCI-X则允许目标设备仅在单个PCI-X设备进行交换。PCI-X有三种不同的工作频率，66MHz、100MHz和133MHz，在66MHz时数据率为1GB/s.

PCI EXPRESS 也称PCI-E,是下一代PCI总线，原名为"3GIO"是由英特尔提出的，它的最大特点是传输速率快，PCI-E有X1、X4、X8、X16，PCI-X1的传输速率可达到500MB/s，X16可达到8GB/s。

PC104/PC104 plus/PXI/Compact PCI

以上均为专门为嵌入式控制而定义的总线

总线接口:显示卡要插在主板上才能与主板互相交换数据。与主板连接的接口主要ISA、EISA、VESA、PCI、AGP等几种。ISA和EISA总线带宽窄、速度慢，VESA总线扩展能力差，这三种总线已经被市场淘汰。现在常见的是PCI和AGP接口。PCI接口是一种总线接口，以1/2或1/3的系统总线频率工作(通常为33MHz)，如果要在处理图像数据的同时处理其它数据，那么流经PCI总线的全部数据就必须分别地进行处理，这样势必存在数据滞留现象，在数据量大时，PCI总线就显得很紧张。AGP接口是为了解决这个问题而设计的，它是一种专用的显示接口(就是说，可以在主板的PCI插槽中插上声卡、显示卡、视频捕捉卡等板卡，却不能在主板的AGP插槽中插上除了AGP显示卡以外的任何板卡)，具有独占总线的特点，只有图像数据才能通过AGP端口。另外AGP使用了更高的总线频率(66MHz)，这样极大地提高了数据传输率。

目前的显示卡接口的发展趋势是AGP接口。要留意的是，AGP技术分AGP1×和AGP2×，后者的最大理论数据传输率是前者的2倍，今年将会出现支持AGP4×的显示卡(例如Savage4)，它的最大理论数据传输率将达到1056MB/s。区分AGP接口和PCI接口很容易，前者的引线上下宽度错开，俗称"金手指"，后者的引线上下一般齐。