基于vme总线的光刻机双工件台控制系统多板卡通信方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及基于VME总线的多板卡与工控机之间实时通信，以及多板卡之间通信的方法，属于高精度运动控制领域的多板卡之间控制和通信领域。
【背景技术】
[0002]光刻机双工件台扫描系统是对实时性要求极高的位置伺服控制系统，其要求在200us周期内完成扫描、曝光、光刻等所有的操作。VME总线由Versa总线的电气标准和欧式卡(Eurocard)的机械架构两部分构成，是一种异步传输总线。由于其众多的功能、强大的兼容性和动态可配置性被广泛运用于军事、航空、航天、医疗、运输和工业控制系统中。VME总线具有高性能、并行性、实时性及高可靠性等特点，一直是实时嵌入式系统的首选，广泛用于工控机与各板卡的通信。现有多块不同类型板卡与工控机之间通信时存在的相互干扰，实时同步性能差的问题，以及多块板卡之间数据无法交互的问题。
【发明内容】
[0003]本发明目的是为了解决现有多块不同类型板卡与工控机之间通信时存在的相互干扰，实时同步性能差的问题，以及多块板卡之间数据无法交互的问题，提供了一种基于VME总线的光刻机双工件台控制系统多板卡通信方法。
[0004]本发明所述基于VME总线的光刻机双工件台控制系统多板卡通信方法，该方法涉及的多板卡通信装置包括上位机、主控CPU板、VME总线和η个从设备板卡；η为大于或等于I的自然数；
[0005]上位机:与主控CPU板相连接，用于对从设备板卡进行参数设置、指令发送和数据监控；
[0006]主控CPU板:负责任务调度，控制整个通信的运行，一方面通过TCP/IP网络通信协议和上位机进行数据交互，另一方面通过VME总线和η个从设备板卡进行通信；
[0007]VME总线:作为η个从设备板卡和主控CPU板两两板卡之间通信的中介，VME总线由VME工控机箱提供，主控CPU板与η个从设备板卡都是插在VME工控机箱上，并通过VME总线建立连接；
[0008]从设备板卡:采用DSP+FPGA的控制结构，从设备板卡包括VME Ρ1/Ρ2模块、电平转换CPLD模块、FPGA模块和DSP模块；
[0009]VME Ρ1/Ρ2模块为从设备板卡上的物理层外部VME硬件插口，从设备板卡通过VMEPI/Ρ2模块与VME总线建立连接；
[0010]电平转换CPLD模块完成FPGA模块到VME Ρ1/Ρ2模块的电平转换；
[0011]DSP模块通过自带的外部存储扩展接口 EMIF与FPGA模块进行通信，FPGA模块提供一个双口 RAM的数据缓存区，DSP模块与FPGA模块之间的通信数据放到双口 RAM中缓存，主控CPU板与FPGA模块进行交互的数据也是放到双口 RAM中缓存；
[0012]通信时，主控CPU板首先解析来自上位机的指令，如果是向某一从设备板卡发送数据，则主控CPU板执行VME写操作，将数据通过VME总线写到待写入的从设备板卡中FPGA模块提供的双口 RAM中，然后DSP模块再通过EMIF将数据从双口 RAM中取出；如果是想读取某一从设备板卡中的数据，则该从设备板卡的DSP模块通过EMIF将数据放到FPGA模块提供的双口 RAM中缓存，然后主控CPU板再执行VME读操作将数据从待读取的从设备板卡的双口 RAM中取出并发送到上位机显示，由此实现上位机与η个从设备板卡间以及η个从设备板卡之间的通信。
[0013]本发明的优点:本发明应用VME总线模块，在主控CPU板中设计VME总线的主设备模块，其他板卡中设计VME总线的从设备模块，主设备可通过驱动地址线来选择不同的从设备进行数据交互，然后将工控机通过网口与主控制卡连接，从而实现工控机实时的对各个板卡进行指令传送和数据监控。不同板卡之间的通信则是以主控制卡作为桥梁进行，主控CPU板首先驱动地址线选中需要发送数据的板卡，并将数据读取出来，然后再将此数据发送到另一块需要接收此数据的板卡中。多块不同类型板卡与工控机之间通信时相互不干扰，实时同步性能好，多块板卡之间数据可以进行交互。
【附图说明】
[0014]图1是本发明所述基于VME总线的光刻机双工件台控制系统多板卡通信方法涉及装置的结构示意图；η = I ;
[0015]图2是本发明所述基于VME总线的光刻机双工件台控制系统多板卡通信方法涉及装置的结构示意图；η> I;
[0016]图3是给出从设备板卡的具体实施例；
[0017]图4是主控CPU的具体结构示意图；
[0018]图5是FPGA模块内部VME总线逻辑控制时序图；
[0019]图6是从设备板卡内部通信原理图。
【具体实施方式】
[0020]【具体实施方式】一:下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述基于VME总线的光刻机双工件台控制系统多板卡通信方法，该方法涉及的多板卡通信装置包括上位机1、主控CPU板2、VME总线3和η个从设备板卡4 ；η为大于或等于I的自然数；
[0021]上位机1:与主控CPU板2相连接，用于对从设备板卡4进行参数设置、指令发送和数据监控；
[0022]主控CPU板2:负责任务调度，控制整个通信的运行，一方面通过TCP/IP网络通信协议和上位机I进行数据交互，另一方面通过VME总线3和η个从设备板卡4进行通信；
[0023]VME总线3:作为η个从设备板卡4和主控CPU板2两两板卡之间通信的中介，VME总线3由VME工控机箱提供，主控CPU板2与η个从设备板卡4都是插在VME工控机箱上，并通过VME总线建立连接；
[0024]从设备板卡4:采用DSP+FPGA的控制结构，从设备板卡4包括VME Ρ1/Ρ2模块4_1、电平转换CPLD模块4-2、FPGA模块4-3和DSP模块4-4 ；
[0025]VME Ρ1/Ρ2模块4_1为从设备板卡4上的物理层外部VME硬件插口，从设备板卡4通过VME Ρ1/Ρ2模块4-1与VME总线3建立连接；
[0026]电平转换CPLD模块4-2完成FPGA模块4_3到VME P1/P2模块4_1的电平转换；
[0027]DSP模块4-4通过自带的外部存储扩展接口 EMIF与FPGA模块4_3进行通信，FPGA模块4-3提供一个双口 RAM的数据缓存区，DSP模块4_4与FPGA模块4_3之间的通信数据放到双口 RAM中缓存，主控CPU板2与FPGA模块4_3进行交互的数据也是放到双口 RAM中缓存;
[0028]通信时，主控CPU板2首先解析来自上位机I的指令，如果是向某一从设备板卡4发送数据，则主控CPU板2执行VME写操作，将数据通过VME总线写到待写入的从设备板卡4中FPGA模块4-3提供的双口 RAM中，然后DSP模块4_4再通过EMIF将数据从双口 RAM中取出；如果是想读取某一从设备板卡4中的数据，则该从设备板卡4的DSP模块4-4通过EMIF将数据放到FPGA模块4_3提供的双口 RAM中缓存，然后主控CPU板2再执行VME读操作将数据从待读取的从设备板卡4的双口 RAM中取出并发送到上位机I显示，由此实现上位机I与η个从设备板卡4间以及η个从设备板卡4之间的通信。
[0029]由于VME总线信号是5V的TTL电平，而FPGA的I/O引脚信号是3.3V的LVTTL电平，因此VME总线需要经过电平转换之后才能接入FPGA。对应于VME Pl和Ρ2 口的电平转换模块采用具有多电平兼容能力的CPLD来实现，采用的CPLD为耐5VTTL电平的ΕΡΜ3512Α，电平转换CPLD模块完成FPGA模块到VMEP1/P2模块的电平转换；
[0030]本实施方式中，从设备板卡4的数量η大体分两种情形，η = I和η > I。
[0031]当η = I时，如图1所示，该装置只有一个