不容置疑，90年代是PCI汇流排的天下，从机器人到路由器，从印表机到交换机，它无所不在。 PCI在嵌入系统中所占的比例如此之大，以致孕育出了一系列PCI通讯协定控制器，例如：PCI的FDDI、ATM、乙太网路和符号环(Token Ring)的IC元件。此外，还有PCI-ISA、PCI-Raceway和PCI-VME等汇流排桥接晶片。无论是基于汇流排，还是基于通讯协定，都可将PCI连接到不同的通道上。通常，PCI分段(Segment)可跨越LAN、串列(Serial)汇流排和背板(Backplane)进行连接，在这些数据链的两端，通常有一个矽元件将协定转换为PCI(图一) ；因此，多个PCI汇流排分段能藉由这些路径有效地连接在一起，在一个汇流排分段上的元件可以寻址找到另一个分段上的PCI目标(VME、乙太网路和Raceway)，如此可满足不同程度的需要。

Pentium、PowerPC和Alpha单板电脑(Single-Board Computer;SBC)都在不同程度上应用这种方法。不管是ATM​​、CANbus，还是PCMCIA，PMC卡总是插在其它的CPU卡或PMC载体板上。藉由本地PCI汇流排，CPU可以在VME汇流排与载体板上的PCI汇流排之间进行数据交换，从而可以利用PMC卡上的资源(图二)。

藉由这种处理，CPU可寻访问任一基于PCI的资源。 VME是连接多个PCI汇流排分段的方法之一；还可以应用Raceway、Ethernet和其它的通讯连接方法，这些只需更改访问链路的驱动程式。

《图一》

PCI链路的局限性

这种拓朴结构有一个基本问题：应用PCI的一个主要理由就是这种拓朴结构已不能再提供标准的软体(驱动程式)。为了让CPU寻访PMC卡(图二)，首先要确定PMC卡在系统中是否存在，配置PCI-VME桥并映射到它的记忆体空间上，然后才能对卡进行配置。借助于BIOS随插即用(PnP)特性，每一个PCI元件都应该能被BIOS识别，并根据标准PCI的规则和驱动程式(Driver)进行配置；BIOS设置PCI资源的方式是藉由各种基于PCI的驱动程式，通常可使OS直接访问这些资源。不过，在VME系统中，OS却不得不藉由一个VME驱动程式来进行作业。因此，利用这种结构在PC上开发嵌入应用，因没有标准软体协助，所以开发好的程式码可能无法立即载入(移植)到真实系统中。

藉由其它PCI汇流排，将各个PCI汇流排分段以PCI-PCI桥的形式连接在一起，标准PCI系统可以解决上述局限性。各种BIOS和OS的探测、识别及配置工具都能识别标准的PCI-PCI桥，因此可以连通每个汇流排分段。系统上的所有元件，不管它在任何汇流排分段上，都可像在本地PCI汇流排上一样映射到系统储存空间上。因此，使用远端或本地PCI元件的驱动程式时，不需大费周章。

CompactPCI的主要吸引力是在整个系统中利用标准软体的能力。各种基于PCI的元件和CompactPCI板都在PC环境下进行处理；此外，你可以利用该环境下工具的优势，在PC上开发嵌入应用，然后与CompactPCI环境实现无缝的连接。

在开发嵌入系统方面，VME仍保持一种可变化、功能强大的开发环境，其良好的性能和数十亿美元的投资，足以保证各种功能板、软体的大量供应。至今，VME已有长达16年的历史，已经成为设计和测试标准的「宪法」，尤其是对于嵌入环境。热转换(Hot Swap)方案仍在一些电信环境中应用，VSO(VITA Standards Organization)正在进行努力将所得到的东西融入标准中；VME的中断驱动和分布结构使之具有功能强大的多任务处理和即时应用。其中最显著的一个优点是，没有任何等待时间和桥接段之间的性能干扰，VME就能在21槽的系统下工作。为保证安全应用，PCI的4个插槽限制(CompactPCI是8个插槽)要求在背板上具有大量的I/O。

vPCI的优点

vPCI集VME和PCI技术的优点于一身，使21槽的PCI系统与目前的VME系统相容，并以320MBps的数据速率运行。可使用VME作为背板(包括320MBps的协定)的标准将各种VME板连接在一起；然而，采用特殊的VME介面，在基于PCI的OS中将VME隐藏起来，那么就能使背板看起来像PCI一样。

考虑一块基于PCI的VME板(图二)：具有vPCI功能的PCI-VME桥接IC与常规的PCI桥具有相同的实体连接。在PCI上，它控制FRAME#、IRDY#、TRDY#、STOP#等信号；在VME上，它控制AS*、DS0/1*、IACK*等信号。然而，CPU无须识别PCI-VME桥另一面VME汇流排的存在，你无须建立各种各样的地址空间和数据宽度，也无须启动(Enable)各种IRQ*线、或控制SYSFAIL*、ACFAIL*等， PCI-VME桥仅简单地识别它自己作为PCI汇流排上的一个PCI-PCI桥。具有vPCI能力的PCI-VME桥(PCI-vPCI桥)采用不同的PCI周期类型，并把它们映射到特定的VME周期。在目标VME卡上，PCI-vPCI桥将特定的VME周期转换回对应的PCI周期。

《图二》

相容问题

vPCI的概念非常简单：就是在VME汇流排上运行的PCI协定。然而，为了让系统工作，就需要考虑一些具体的细节问题，定义这些细节问题是VSO的工作。不过，我们可以看看PCI配置周期是如何处理的，就能明白vPCI是怎样工作的。 PCI配置周期有两种不同类型：Type 0和Type 1。 Type 1周期专为藉由PCI-PCI的迁移(Migration)而设置，Type 0为本地PCI汇流排上的PCI物件而设置。如果目标汇流排在PCI-PCI桥的另一面，Type 1就变换成PCI-PCI桥另一面的Type 0。

Type 0：

为了复制Type 0周期的作业，选择VME CR/CSR周期，并用其A24位元地址的高5位元来指示槽位元。 PCI采用对每个元件都不同的专用信号IDSEL#在配置周期中选择元件。 vPCI利用地理寻址(Geographic Addressing)来模仿(Mimic)这种作业，每一个vPCI元件通电(Power Up)时，启动它地理位址上的CR/CSR寻址范围。在寻址范围内，vPCI元件要移位与PCI特性相对应的一组暂存器，不仅包括DEVICE ID和manufacture ID标志暂存器，还有基址定义和中断控制功能等，vPCI元件将模仿所有这些暂存器的作业。

Type 1：

Type 1周期与其它的PCI、记忆体和I/O周期的处理方式不同。最近定义了两种新的VME协定：2eVME，工作速率可达160MBps；2eSST，工作速率可达320MBps，但需要对背板进行升级。每一种协定都有一组与之有关的XAM码，但在256个可用的XAM码中只定义了4个。 vPCI规范建议采用一些XAM码用于Type 1、记忆体和I/O周期，为了发挥系统的最大性能，每一个PCI周期类型可以是2eVME或2eSTT。

VME的主要优点是丰富的中断资源、有效的多任务处理和即时作业。遗憾的是，PCI缺乏这些优点。 PCI只有4条中断线，它们必须导入到CPU内一个中断控制器。与VME的7条中断线和分布处理机制相比，PCI系统的中断特性能很容易映射到VME上，可是却浪费了VME的资源。困难在于，一方面要保持丰富的VME环境，一方面又要与PCI连接。一种方案就是采用PCI-vPCI桥承担本地PCI汇流排的中断控制器作用，通常是由ISA桥实现的。这种复杂的PCI-cPCI桥虽可充分利用VME中断,代价却是可能与一些Pentium平台不完全相容。

另一个问题是处理与现有VME系统的相容问题，为了解决这一问题，需要把PCI-vPCI桥变成一个多功能PCI元件。 Function 0可以作为「PCI-PCI」桥，寻访系统中所有具有vPCI能力的 VME板；而Function 1可作为传统的PCI-VME桥(图一)，寻访系统中其它的VME板。因此，一个元件就可提供两个虚拟埠，一个到PCI系统汇流排，另一个到VME系统汇流排，这两种系统汇流排实际上是同一个实体单元，但软体将有两种。

结语

最初，在电信系统上只有少数关键的介面卡出现在PCI分段上，其余的都在VME分段上。随着时间的推移，系统上每一块介面卡升级时，它就从VME分段上消失，而在PCI段上出现。 vPCI不仅仅是VME的一个扩展，用于嵌入式系统整合上，它也满足了嵌入系统的需要，尤其是需要高性能和许多I/O的电信和数据通讯应用。在单一的汇流排分段上，vPCI可提供21个插槽的PCI连接，速率达320MBps，同时又具有即时和多任务处理功能，所以非常适合电信系统的开发，例如:GSM、WCDMA等交换机、家庭闸道器....等。