在關于工業(yè)板卡、單板計算機（SBCs）以及嵌入式控制的文章中經(jīng)常提到一個術語“標準結構”，其具體意思是指相關產(chǎn)品的形狀及物理尺寸。然而在實際應用中，精確的術語往往晦澀難懂。因此，其他一些可互換使用的概念也被用來描述板卡產(chǎn)品的標準結構，包括：結構，總線，占用面積，版式，模塊，平臺，協(xié)議，規(guī)格，標準等。 　　 一般來說，工業(yè)板卡標準結構中的長度與寬度之比相對較小。專家表示，正方形的外形有助于減少板卡的震動與顫動，且這種外形安裝比較牢固。當產(chǎn)品超過規(guī)定面積時，選擇不同的外觀尺寸會帶來其他特定的屬性。一定的標準結構限定了板卡可用空間內(nèi)的基本安裝情況與功能。與板卡標準結構相關的典型部分包括機械布置，連接器，輸入/輸出（I/O）區(qū)域等。而嵌入式控制在板卡標準結構中的空間，供電，可靠性等方面有特殊的考慮。 　　 不管你如何稱呼它們，標準結構的應用簡化了開發(fā)人員的工作。同時這也為機械制造商及其客戶對于通用尺寸與規(guī)格的產(chǎn)品的長期可獲得性提供了一定的保證。 　　 雨傘模擬法 　　 標準結構的分類方法之一是將電腦板卡標準用一個傘面型視圖表示。板卡標準的各個要素，如機械尺寸、I/O性能、與其它板卡的擴展接口，安裝以及一定的電氣參數(shù)等，則由傘面上的扇形表示。這一分類方法是由WinSystems公司的副經(jīng)理Robert Burckle提出的?！澳敲?，扇形的面積就表示標準結構各要素”Burckle說，“一些規(guī)范相比而言更為詳細，因為它們描述了供電、I/O接口、擴展連接器的安裝位置，以及禁止使用區(qū)域和其他一些機械問題?！? 　　 連接器，I/O端口甚至安裝孔都經(jīng)常作為標準結構的一部分來考慮?！皩@些標準結構要素的規(guī)定可以統(tǒng)一不同廠家生產(chǎn)的板卡產(chǎn)品，以便減少這些產(chǎn)品在配接電纜、選擇外殼或與其他系統(tǒng)集成時所可能遇到的困難?！盉urckle同時表示，“但是，‘標準結構’的概念并不包括電氣特性，操作部分，處理器及其他可能應用到的芯片?！? 　　 通用工業(yè)計算機用板卡標準具有特殊的功能，Burckle解釋說：“舉個例子來說，VME和CompactPCI可擴展為總線或母板系統(tǒng)；PC/104、EPIC及EBX具有自存儲的I/O模塊，那么就沒有必要安裝在支架或母板上。” 　　 嵌入式系統(tǒng)供應商Kontron北美公司的產(chǎn)品經(jīng)理Derrick Lavado也同意嵌入式及工業(yè)用板卡標準結構的通用屬性應包括I/O端口的位置、擴展口、元器件高度，以及安裝孔的位置?！皩τ谝粋€系統(tǒng)工程師來說，這些屬性是必需充分考慮到的，這能幫助系統(tǒng)工程師將產(chǎn)品設計為用戶更為熟悉的結構，以減少產(chǎn)品投入市場的周期。同時，在技術革新的過程中，這一做法為產(chǎn)品的升級提供了一個途徑。” 　　 Lavado認為除物理尺寸外，I/O端口是標準結構中最重要的屬性之一。舉例來說，對于PC/104、EBX及其他標準結構，其標準互連端口（LAN，并行接口，USB，PS/2等）的安裝位置已經(jīng)確定。I/O接口位于預先設定的特別位置，以便在此基礎上進一步實現(xiàn)其他功能。他同時還提到了與一些標準結構有關的元器件高度限制問題。比如PC/104，它采用的是可堆疊式的擴展理念。因為I/O模塊往往處于所有堆疊模塊的最頂層，而最底層則是CPU模塊，所以每個堆疊模塊之間的最小間隙必須得到保證；同時，這樣做也可以解決整個系統(tǒng)的散熱問題。 　　 普及=使用壽命 “最普及的標準結構往往具有以下特征：在一個狹小的范圍內(nèi)集成了高性能的CPU/芯片集，”Lavado繼續(xù)說到。在他看來，PC/104就屬于這類產(chǎn)品。“PC/104模塊與緊湊型外殼一起應用時，其安裝方式非常靈活。所有的I/O端口都從板上通過電纜引出，使得遠程I/O的位置能夠按照設計要求靈活改變?！苯裉?，典型的PC/104模塊均集成了號稱性能強大，功耗很低的CPU與處理器（比如Intel Pentium M和Celeron M）。 [align=center] 圖1：EPIC 的尺寸介于PC/104 的堆棧格式和EBX 的SBC 格式之間。[/align] 在美國國家儀器有限公司，標準結構指的是物理尺寸以及板卡的基本特征。但是，NI儀器控制部門的硬件產(chǎn)品策略經(jīng)理Tim Fountain建議將一些其他因素如安裝導軌，連接器等添加到這一范疇以內(nèi)。為了使連接更為方便快捷，界面連接設備的安裝位置是非常重要的。 　　 NI對于板卡產(chǎn)品在系統(tǒng)應用中的長期可獲得性以及可靠的技術支持非常重視，并以此為基礎將板卡的全面結構、標準與其標準結構緊密地結合起來。Todd Walter，工業(yè)測量及控制部門的團隊經(jīng)理表示：“我們傾向于使用詳細明確的制板標準，這些標準能夠在最大程度上支持產(chǎn)品開發(fā)，并且能夠詳細說明產(chǎn)品的標準結構?！惫I(yè)系統(tǒng)要求板卡具有較長的生命周期，且相關配件必須在較長時間內(nèi)都能買得到。此外，Walter還解釋說，NI從一個更高的、平臺水平的角度來考慮標準結構，他們所采用的標準結構可以滿足顧客的不同要求，如：散熱性能，低功耗，防震動，多資源性等。 　　 NI公司的工作涉及到多種標準結構，包括CompactPCI，PCI Express及其他PCI類型等。如PXI型，就是NI公司開發(fā)的專門用于儀表的PCI擴展接口。NI公司為這一類型PXI板的測試和測量應用提供了定時，觸發(fā)，同步等信號功能。 　　 與NI公司相同，WinSystems也強調(diào)了標準及產(chǎn)品長期可獲得性的重要性。最關鍵的一點是產(chǎn)品設計必須基于經(jīng)過認可的標準，并且與多家基本供應商合作，以保證供應的長期性?！?0到15年的使用周期在工業(yè)產(chǎn)品及系統(tǒng)中并不少見?！盉urckle說到?；跇藴实臉藴式Y構同時還意味著元器件互操作性的增加，以及對軟件工具的更有效的應用。 　　 尺寸，應用問題 VITA（VMEbus International Trade Organization）公司的執(zhí)行董事，Ray Alderman先生認為產(chǎn)品的應用情況決定了其板卡標準結構的選擇。VITA是一個非贏利供應商/用戶組織，其宗旨在于促進VMEbus相關標準與開放式處理技術的發(fā)展。 　　 板卡的尺寸決定了可以安裝在上面的連接設備的數(shù)量。如果外形尺寸非常小，那么就限制了I/O點可能的數(shù)量。但是，在簡單的工業(yè)應用中，比如噴射塑模法的控制器，較小的外觀尺寸就能滿足其功能要求，應為這種控制器所需要的I/O點相對較少，Alderman解釋道。隨著應用越來越趨向于事件驅(qū)動，伴隨著對高端應用成熟界面的需求，所需要的I/O點的數(shù)量也相應增加，比如機器視覺或動作控制等。較大的外形尺寸可以在其空間內(nèi)容納以上需求，并能滿足特殊應用的要求。 　　 在現(xiàn)在的工業(yè)應用中，涉及到了多種標準結構；此外，隨著時間的過去，更多的標準結構會被開發(fā)出來。以下介紹幾個在工業(yè)或嵌入式控制應用中經(jīng)常涉及到的標準結構，它們都是由某一協(xié)會或組織提出的。 　　 CompactPCI 這是一個基于標準PCI（Peripheral Component Interconnect）規(guī)范的工業(yè)總線標準；歐洲標準卡包裝，分為兩種基本尺寸：3U（100x160mm），這種尺寸具有一個220針的連接器；6U（233x160mm）型則最多可以擴展至3個2mm針孔連接器。CompactPCI板卡安裝在底盤的前部，這樣的結構使得I/O點可以從前面或后面兩個方向引出。板卡為垂直安裝方式，散熱性良好；防震動等性能也比較優(yōu)秀。 　　 CompactPCI被設計為在嚴酷的環(huán)境中使用——工業(yè)自動化，實時機器控制/數(shù)據(jù)采集，儀表，以及軍用系統(tǒng)等等。CompactPCI由國際工業(yè)計算機制造者聯(lián)合會（PICMG）提出。這一協(xié)會擁有超過350家工業(yè)計算機產(chǎn)品供應商，這點確保了客戶能夠長期得到生產(chǎn)商的技術支持。 　　 EBX 　　 Embedded Board, eXpandable（EBX）是一種5.75"x8.0"（146x203mm）的嵌入式板卡，這種標準結構足夠容納下一臺單板計算機（SBC）及其操作系統(tǒng)。同時，EBX板卡又能被輕松的安裝到嵌入式應用系統(tǒng)狹小的內(nèi)部空間中。一般來說，EBX板卡容納了CPU，存儲器，海量存儲界面，顯示控制器，并行/串行接口，以及其他嵌入式SBC所要求的系統(tǒng)組成部分。該標準結構還利用工業(yè)標準模塊為用戶提供了多種系統(tǒng)擴展方式，支持可疊加的PC/104，PC/104-Plus，及PCI-104規(guī)范。這使得EBX具有數(shù)量眾多的標準擴展接口。該板卡還預留了I/O端口區(qū)域，并精確的規(guī)定了連接器與安裝孔的位置。為了標準化各種接口和元器件的布置，整個EBX板卡被分為10個區(qū)域。每個區(qū)域（A到J）對應的元器件最大允許高度從0.5"到1.5"不等。區(qū)域劃分作為一個指南，可以使不同供應商的產(chǎn)品和包裝之間的互用性更強。EBX標準由PC/104嵌入式聯(lián)盟負責開發(fā)，2.0版是其最新版本。 　　 EPIC 　　 工業(yè)計算機嵌入式平臺（EPIC）被設計為應用于如下情況：EBX的標準結構大于需求的尺寸，而PC/104的標準結構又太小，不能滿足I/O接口數(shù)量及電纜的要求（具體參照尺寸對照表）。這種規(guī)格的主要特點是為工業(yè)及其他復雜應用中所需要的速度更快的處理器和數(shù)量更多的I/O接口提供了更多的空間。EPIC可以容納下更大的處理器及其散熱片，并且能夠?qū)⒈緛硇枰鄠€PC/104模塊才能實現(xiàn)的功能集成在一個單板計算機上。EPIC標準格式對主板及擴展板上的擴展插槽（針對“104”規(guī)格），總線連接設備及安裝孔位置進行了詳細說明。為了標準化各種接口和元器件的布置，該標準結構同樣將板卡上的空間分為幾個不同的區(qū)域（具體參照區(qū)域空間表）。除“高空間占用CPU及供電區(qū)域”外，其他區(qū)域都對所能安裝的元器件的最大高度作了規(guī)定。而“高空間占用CPU及供電區(qū)域”內(nèi)主要安裝處理器及其散熱風扇或散熱片，還有就是供電單元及供電接口。EPIC還對3個I/O端口的區(qū)域進行了定義，這3個區(qū)域主要功能是安裝“104擴展板”與EPIC模塊之間可能使用的匹配連接器和電纜的接口。EPIC標準同樣由PC/104嵌入式聯(lián)盟負責開發(fā)，其最新版本為2.0.5。超過20家生產(chǎn)商在從事EPIC板卡的生產(chǎn)工作，而且這個數(shù)字還在不斷的增加。 　　 PC/104 　　 PC/104的定義為“嵌入了PC物理及電子接口標準的小型標準結構”。根據(jù)PC/104聯(lián)盟的說法，開發(fā)PC/104是為了解決用戶的以下要求：即如何在有限的空間內(nèi)將微型計算機嵌入到產(chǎn)品及系統(tǒng)的控制中去。開發(fā)該標準結構還有一個目的，那就是使得板卡的生產(chǎn)簡單化，避免因定制產(chǎn)品而產(chǎn)生的額外費用。PC/104通過可堆疊模塊來實現(xiàn)與PC總線在結構、硬件、軟件上的兼容性。這些板卡模塊共有2種類型，分別為 8-bit和16-bit，分別對應于PC和PC/AT總線。PC/104進一步指定了兩種總線選擇以減輕狹小的嵌入空間的約束。根據(jù)總線連接接口是否貫穿模塊，這兩種總線分別被定義為“堆疊貫穿”和“非堆疊貫穿”。一個堆疊中可以同時存在8位模塊和16位模塊。 　　 據(jù)說大約有160家跨國公司生產(chǎn)基于PC/104標準的產(chǎn)品。最新版本為2.5。 　　 PXI 　　 PXI是一種模塊化的測量及自動控制儀器平臺，其應用場合大多要求粗糙的工業(yè)標準結構。據(jù)PXI系統(tǒng)聯(lián)盟（PXISA）介紹，PXI將CompactPCI的標準PC技術與集成定時觸發(fā)性能結合起來，其性能比舊結構的產(chǎn)品提高了10倍。PXISA主要從事PXI標準的開發(fā)與推廣工作。美國國家儀表有限公司對CompactPCI技術進行擴展，開發(fā)出了PXI標準，所以PXI的標準結構與CompactPCI的標準結構是一致的。 [align=center] 圖2：EPIC 提供三個I/O 區(qū)域（1A、1B，2 和3）來連接不同用途的I/O 設備。 PC/104的擴展模塊提供了I/O 的更多選擇。[/align] VME 　　 作為一個擁有20年以上歷史的標準，VME——嵌入式電腦的開放性工業(yè)標準結構在應用中依然占有主導地位，這一優(yōu)勢在軍事及國防應用方面特別突出。（VME是“VersaModule Europa”的縮寫，雖然對這一技術存在多種稱呼。） 　　 VME最早由VITA發(fā)起，它建立了8位、16位及32位并行總線計算機的框架結構，使得單處理器或多處理器系統(tǒng)的實現(xiàn)成為可能。VME的機械構造主要基于IEC60297標準及IEEE1101.1標準，也被稱之為歐洲標準卡結構。VME板卡有兩種標準化了的型式：單倍高度（3U），主要用于空間限制及震動環(huán)境中；兩倍高度（6U），采用這一規(guī)格，當板卡空間有空余時，允許安裝更多的元器件。 　　 Eurocard連接 　　 實際上，許多流行的工業(yè)標準結構，如CompactPCI,、PXI、VME等，其物理結構都是由Eurocard衍變而來。歐洲標準卡（Eurocard）機械標準（IEEE1101.10）為板卡及配線架的模塊尺寸作了全面的規(guī)定；但是在所有的規(guī)定尺寸中，僅有相少量以產(chǎn)品 的方式實現(xiàn)。 　　 可能最知名的是3U與6U板卡尺寸，這里的U是指面板高度尺寸。1U等于1.75櫻?4.45mm）。板卡高度較橋架高度要小，這樣可以為板卡導軌和面板留出空間。實際上3U板卡的高度是100mm，而6U板卡的高度則為233.35mm。 　　 模塊化歐洲標準卡的深度從100mm開始，每個規(guī)定深度之間的差為60mm。 　　 板卡產(chǎn)品有很多的標準規(guī)格，但是在實際工業(yè)應用中僅有少量能夠成為穩(wěn)定的通用結構。所以，要想得到用戶與市場的認可，是要經(jīng)過時間的考驗的。而產(chǎn)品長期可用性的名譽也是要通過時間來驗證的。