总线和接口
在自动测试系统中，讨论最多的是总线和接口等相关概念。那么什么是总线，什么是接口？下面分别对其进行简要介绍。
1.总线和接口的定
总线存在于不同的应用领域，例如，在微型计算机系统中，利用PC总线来实现芯片内部、印刷电路板部件之间、机箱内各功能插件板之间、主机与外部器件之间的连接与通信，这通常是计算机制造离们所研究和关心的问题。然而，在工业测控的现场，总线则主要研究如何将数据采集检测与传感技术、计算机技术和自动控制理论应用于工业生产的过程控制中，并设计出由微机控制的自动化过程控制系统。同理，自动测试系统中的测试总线则是应用于测试与测量（Test＆. Measurement）领域内的一种总线技术，其主要研究如何在控制器与仪器模块之间、各个仪器模块之间、系统与系统之间进行有效通信触发与控制。
总线从物理形式上讲是一组信号线的集合，是系统中各功能部件之间进行信息传输的公共通道。定义和规范测试总线的目的是使系统设计者只需根据总线的规则去设计，选择符合该总线规范的标准化测试仪器直接与总线连接而无须单独设计接口，因而简化了系统软硬件的设计，使系统组建简易方便，可靠性高也使系统更易于扩充和升级。
接口是一个自动测试系统内计算机与仪器、仪器与仪器之间相互连接的通道。接口的基本功能是管理它们之间的数据、状态和控制信息的传输、交换，并提供所需的同步信号，完成设备之间数据通信时的速度匹配、时序匹配、信息格式匹配和信息类型匹配。因此，在设计一个以计算机为中心的测量控制系统时，设计和选择一个合适的接口成为系统设计的重要环节。接口按数据传输工作方式可分为串行接口和并行接口。串行接口数据信息是按位流顺序传输，采用码或BCD码；而并行接口中数据信息是按位流并行传输。
总线和接口的概念密不可分，紧密相随，总线是接口的总线，接口是总线的接口，很多场合两者混淆使用或者用一个概念表示两个概念的含义。
2.总线技术规范
一个测试总线要成为一种标准总线，使不同厂商生产的仪器器件都能挂在这条总线上，可互换和组合，并能维持正常的工作，就要对这种总线进行周密的设计和严格的规定，也就是制定详细的总线规范。各生产厂商只要按照总线规范去设计和生产自己的产品，就能挂在这样的标准总线上运行，既方便了厂家生产，也为用户组装自己的自动测试系统带来灵活性和便利性。无论哪种标准的总线规范，一般都应包括以下三方面内容:
（1）机械结构规范
规定总线扩展槽的各种尺寸，规定模块插卡的各种尺寸和边沿连接器的规格及位置。
（2）电气规范
规定信号的高低电压、信号动态转换时间、负载能力和最大额定值等
（3）功能结构规范
规定总线上每条信号的名称和功能、相互作用的协议及功能结构规范是总线的核心。功能结构规范通常是以时序及状态来描述信息的交换与流向，以及信息的管理规则。总线功能结构规范包括:
①数据线，地址线，读/写控制逻辑线，模块识别线，时钟同步线，触发线和电源/地线等。②中断机制的关键参数是中断线数量、直接中断能力、中断类型等
③总线主控仲裁。
④应用逻辑，如挂钩联络线、复位、自启动、状态维护等。
3.总线主要功能指标
总线的主要功能是完成模块间或系统间的通信。因此，总线能否保证相互间的通信通畅是衡量总线性能的关键指标。总线的一个信息传输过程可分为请求总线、总线裁决、寻址目的地址、信息传送、错误检测几个阶段。不同总线在各阶段所采用的处理方法各异。其中，信息传送是影响总线通信通畅的关键因素。
总线的主要功能指标有以下6种。
（1）总线宽度
总线宽度是指数据总线的宽度，以位数为单位。如16位总线、32位总线，指的是总线具有16位数据和32位数据的传送能力。
（2）寻址能力
寻址能力是指地址总线的位数及所能直接寻址的存储器空间的大小。一般来说，地址线位数越多，所能寻址的地址空间越大。
（3）总线频率
总线周期是微处理器完成一步完整操作的最小时间单位。总线频率就是总线周期的倒数，它是总线工作速度的一个重要参数。工作频率越高，传输速度越快。通常用MHz表示，如33MHz、66MH、100MHz、133MHz等。
（4）传输率
总线传输率是指在某种数据传输方式下总线所能达到的数据传输速率，即每秒传送字节数，单位为MBs，总线传输率为
Q=W×f/N
式中:W为数据宽度，以字节为单位即总线位数/8；f为总线时钟频率，以Hz为单位；N为完成一次数据传送所需的时钟周期个数。
如一种总线宽度为32位，总线频率为66MHz，且一次数据传送需8个时钟周期，则数据传输率为:32/8Byte×66MHz=264MB/，即传输速率为264兆字节每秒
（5）总线的定时协议
在总线上进行信息传送，必须遵守定时规则，以使源与目的同步。定时协议主要有以下几种:
①同步总线定时:信息传送由公共时钟控制，公共时钟连接到所有模块，所有操作都是在公共时钟的固定时间发生，不依赖于源或目的。
②异步总线定时:是指一个信号出现在总线上的时刻取决于前一个信号的出现，即信号的改变是顺序发生的，且每一操作由源（或目的）的特定跳变所确定
③半同步总线定时:它是前两种总线挂钩方式的混合。它在操作之间的时间间隔内可以变化，但仅能为公共时钟周期的整数倍，半同步总线具有同步总线的速度以及异步总线的通用性。
（6）负载能力
负载能力是指总线上所有能挂连的器件个数，由于总线上只有扩展槽能提供给用户使用，故负载能力一般是指总线上的扩展槽个数，即可连到总线上的扩展电路板的个数。
4.总线的分类
根据其在ATS中所担任的功能角色，测试总线通常可分成三种类型:控制总线、系统总线和通信接口总线。
（1）控制总线
控制总线是一种流行的微型计算机总线。它是测试总线的基础，是最重要的核心部分。事实上，测试总线均是在一种高速的计算机总线的基础上经测试仪器功能的扩展而构成的。
控制总线通常由微处理器（CPU）主总线（Host Bus）和数据传输总线（DTB）等所组成其中，DTB中包括了地址线、数据线和控制线的数据。为了满足更高的带宽和高速可靠的数据传送功能，在新一代的计算机总线中引入了局部总线技术。通过采用局部总线，一个高性能的CPU主总线可以支持很高的数据传输率给挂在主总线上的各个器件模块。
目前，在测试总线中常见的控制总线有VME总线和PCI总线。
（2）系统总线
系统总线又称为内总线，是指模块式仪器机箱内的底板总线，用来实现系统机箱中各种功能模块之间的互联，并构成一个自动化测试系统。系统总线包括计算机局部总线、触发总线、时钟和同步总线、仪器模块公用总线、模块识别总线和模块间的接地总线等。选择一个标准化的系统总线，并通过适当地选择各种仪器模块来组建一个符合要求的自动化测试系统，可使得开放型互联模块式仪器能在机械、电气、功能上兼容，以保证各种命令和测试数据在测试系统中准确无误地传递。目前，较普遍采用的标准化系统总线有VXI总线、 Compact PCI总线和PXI总线。
（3）通信接口总线
通信接口总线又称为外总线，它用于系统控制计算机与挂在系统内总线上的模块仪器卡之间，或系统控制器与台式仪器间的通信通道。外总线的数据传输方式不但可以是并行的（如M-2和GPIB总线），也可以是串行的（如rs-232c和USB总线）并行接口总线采用并行的数据传输方式，有多条数据线、地址线和控制线，因此传输速度
快，但并行总线的长度不能过长，通常少于几米，这就要求采用并行外总线的系统必须与控制
器相邻
串行接口总线则采用数据串行传输方式，数据按位的顺序依次传输，因此数据总线的线数
较少，仅需有2~4线，总线的地址和控制功能通常通过通信协议软件来实现。串行外总线虽
然传输速度较慢，但是可以适用于外控器件与测试系统有较远传输距离的场合。
目前，较普遍采用的通信接口总线有GPIB（IEEE488）总线、MX1-2总线、USB总线、
IEEE1394总线、RS-232C/RS-485总线等。