【国家标准】 工业控制计算机系统 总线 第1部分：总论

ICS 25.040.40 N 18 中华人民共和国国家标准 GB/T 26803.1-2011 工业控制计算机系统 第1部分：总论 总线 Industrial control computer system — Bus — Part 1: General description 2011-07-29发布 2011-12-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会 发布 前言 GB/T 26803《工业控制计算机系统 总线》分为以下部分： —— 第1部分：总论； —— 第2部分：系统外部总线 串行接口通用技术条件； —— 第3部分：系统外部总线 并行接口通用技术条件。 本部分是GB/T 26803的第1部分。 本部分由中国机械工业联合会提出。 本部分由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会（SAC/TC124）归口。 本部分负责起草单位：北京康拓科技开发总公司。 本部分参加起草单位：深圳市研祥通讯终端技术有限公司、北京研华兴业电子科技有限公司、西南大学、中国计算机学会工业控制计算机专业委员会。 本部分主要起草人：刘鑫、刘晖、马飞、张伟艳。 本部分参加起草人：陈志列、耿稳强、刘永池、刘学东、刘朝晖、吕静、黄伟、刘枫、黄巧莉、潘东波、杨孟飞。 1 范围 GB/T 26803的本部分规定了适用于工业控制计算机的设计和制造过程中有关工业控制计算机局部总线、系统总线和外部总线的定义、结构及基本要求等。本部分适用于一般工作条件下工业控制计算机系统中的总线。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过GB/T 26803的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。 GB/T 26802.1 工业控制计算机系统 通用规范 第1部分：通用要求 GB/T 26806.1 工业控制计算机系统 工业控制计算机基本平台 第1部分：通用技术条件 GB/T 26803.2 工业控制计算机系统 总线 第2部分：系统外部总线 串行接口通用技术条件 GB/T 26803.3 工业控制计算机系统 总线 第3部分：系统外部总线 并行接口通用技术条件 3 术语和定义 下列术语和定义适用于GB/T 26803的本部分。 3.1 总线 bus 工业控制计算机系统的总线是一组信号线的集合，是一种传送规定信息的公共通道，通过它可以把各种数据和命令传送到各自要去的地方。总线是通信的工具和手段，包括不同工业控制计算机之间，或一台工业控制计算机内部各模板/模块之间的信息传送。GB/T 26803的本部分定义的总线包括工业控制计算机系统的局部总线、系统总线和外部总线。 3.2 系统总线 system bus GB/T 26803的本部分定义的系统总线是将多台工业控制计算机互连组成更大规模的工业控制计算机系统的数据通信网络，和（或）将单台工业控制计算机同一个或多个外部独立智能I/O单元（或模块）互连的数据通信网络，叫做工业控制计算机系统的系统总线。 3.3 外部总线 external bus GB/T 26803的本部分定义的工业控制计算机的外部总线是将单台工业控制计算机同一个或多个系统外部设备互连的数据通信网络。 3.4 局部总线 local bus 工业控制计算机的局部总线是将处理器模板与各功能模板或模块联系起来，以实现各部件之间的数据信息、地址信息和控制信息的传递。局部总线是工业控制计算机内的板级互连总线。 4 符号和缩略语 下列符号和缩略语适用于GB/T 26803的本部分。 PCI (Peripheral Component Interconnect)：外围部件互连总线 ISA (Industry Standard Architecture)：工业标准结构 Compact PCI (Compact Peripheral Component Interconnect)：紧凑型PCI PCI Express：高速外围部件互连总线 PC/104-plus：国际PC/104嵌入式协会制定的一种小型化嵌入式计算机标准总线 PXI (PCI eXtensions for Instrumentation)：PCI面向仪器扩展总线 VME (Versa Module European)：欧洲卡总线标准 VXI (VME eXtensions for Instrumentation)：VME面向仪器扩展总线 5 工业控制计算机系统的总线结构 5.1 总线结构的定义 利用总线来实现工业控制计算机内部部件及内部与外部之间的信息传输的标准结构，是现代工业控制计算机系统开放性系统结构的基础。 工业控制计算机由处理器模板、输入/输出通道模板（或模块）、人机接口组成单台工业控制计算机装置。多个工业控制计算机装置互连组成工业控制计算机系统。工业控制计算机系统的定义见GB/T 26802.1。 5.2 总线的层次结构 5.2.1 总线的分类 按照工业控制计算机系统结构，将总线分为局部总线和系统总线两层，每个层次的总线都包括三个组成部分：数据总线、地址总线、控制总线。数据总线上传送的是数据信息，地址总线传送的是相互通信的设备地址，控制总线是用来确定信息流时间序列的。 5.2.2 局部总线结构 局部总线是主板与扩展插槽（或插座）之间互连的一层总线。处理器模板和各功能模板（或模块）通过插入对应的I/O扩展插槽（或插座）实现电气连接，组成一个基本工业控制计算机装置。一块处理器模板不通过局部总线也可以单独组成一个基本工业控制计算机装置。 5.2.3 系统总线结构 工业控制计算机装置之间可以通过系统总线扩展成更大规模的工业控制计算机系统。 5.2.4 总线结构图 工业控制计算机系统内的总线结构分单总线结构和双总线结构两种，单总线结构图见图1，双总线结构图见图2。本部分规定的单总线结构适用于局部总线和系统总线，双总线结构只用于系统总线。 6 工业控制计算机系统的总线基本要求 6.1 总线数据宽度 6.1.1 并行总线数据宽度以总线可同时传输数据的位数表示，单位：位（bit）。工业控制计算机产品应明确标识支持的总线数据宽度。 6.1.2 串行总线要明确规定串行总线数据宽度，单位：位（bit）。 6.2 总线带宽 数据传输率，单位时间内总线上可传送的数据总量，即每秒钟传送多少字节的最大稳态数据传输速率，单位：字节/秒（byte/s）。总线带宽的理论值可以通过总线数据宽度与时钟频率计算出来。工业控制计算机产品应明确标识支持的总线带宽。 6.3 总线时钟频率 总线工作频率，以每秒的时钟周期数表示，它由一个用于同步各种操作的时钟或者振荡器控制。单位：赫兹（Hz）。总线的时钟频率可以是系统支持的其他总线时钟频率。工业控制计算机产品应明确标识总线支持的时钟频率，允许用户根据需要选用。 6.4 电气特性 规定总线的信号定义、逻辑关系、时序要求、信号表示方法、电路驱动、逻辑电平、噪声容限及负载能力等。 6.5 机械特性 规定总线接插件的机械尺寸、规格及位置等。 6.6 通信协议 6.6.1 通信协议概述 为保证总线之间通信双方能有效、可靠通信而必须共同遵守的一系列规约即通信协议。 6.6.2 通信协议的要素 协议的要素为：语法、语义、同步，规定包括数据的格式、顺序和速率，数据传输的确认或拒收，差错检测，重传控制和询问等操作。 6.7 开放性 总线标准设计的功能模板或模块应遵循统一的通信协议，以便实现互相兼容。本标准推荐的系统总线可以采用国际标准或事实上的国际标准，但优先考虑采用国家标准。本标准推荐的局部总线可以采用国际标准或事实上的国际标准。本标准推荐的局部总线与PCI、PCI Express、Compact PCI、PXI、PC/104-plus、VME、VXI总线标准兼容。工业控制计算机系统外部总线串行接口的有关描述见GB/T 26803.2，工业控制计算机系统外部总线并行接口的有关描述见GB/T 26803.3。 6.8 环境适应性 环境适应性包括电磁环境适应性、气候环境适应性、机械环境适应性。为适应外界干扰，需进行相应抗扰、加固设计。工业控制计算机产品应遵循GB/T 26806.1的有关规定。 6.9 故障检测 对于可能出现的故障，总线应具备故障检测功能，提高总线的抗干扰能力。 6.10 热插拔 建议支持热插拔技术，使工业控制计算机系统模板或模块可以在不切断电源的情况下更换，便于在工业现场快速维修与维护。 6.11 支持即插即用 建议支持即插即用技术，使设备更换、升级相对简单，增加工业控制计算机系统灵活性。 6.12 扩展性 总线应具备一定的扩展能力，以提高系统的可扩展性。 附录（资料性） 图1 单总线结构示意图 （注：原OCR文本末尾包含主机板、系统总线、I/O模板等图示标签，因缺乏完整图形信息，此处仅保留文字说明，具体图形请参照标准原文件） 图2 双总线结构示意图 （注：原OCR文本末尾包含主机板、系统总线、I/O模板等图示标签，因缺乏完整图形信息，此处仅保留文字说明，具体图形请参照标准原文件）