在關(guān)于工業(yè)板卡、單板計(jì)算機(jī)（SBCs）以及嵌入式控制的文章中經(jīng)常提到一個(gè)術(shù)語(yǔ)“標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)”，其具體意思是指相關(guān)產(chǎn)品的形狀及物理尺寸。然而在實(shí)際應(yīng)用中，精確的術(shù)語(yǔ)往往晦澀難懂。因此，其他一些可互換使用的概念也被用來(lái)描述板卡產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，包括：結(jié)構(gòu)，總線，占用面積，版式，模塊，平臺(tái)，協(xié)議，規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)等。 　　 一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)板卡標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中的長(zhǎng)度與寬度之比相對(duì)較小。專(zhuān)家表示，正方形的外形有助于減少板卡的震動(dòng)與顫動(dòng)，且這種外形安裝比較牢固。當(dāng)產(chǎn)品超過(guò)規(guī)定面積時(shí)，選擇不同的外觀尺寸會(huì)帶來(lái)其他特定的屬性。一定的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)相關(guān)的典型部分包括機(jī)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(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中的空間，供電，可靠性等方面有特殊的考慮。 　　 不管你如何稱(chēng)呼它們，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)人員的工作。同時(shí)這也為機(jī)械制造商及其客戶(hù)對(duì)于通用尺寸與規(guī)格的產(chǎn)品的長(zhǎng)期可獲得性提供了一定的保證。 　　 雨傘模擬法 　　 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的分類(lèi)方法之一是將電腦板卡標(biāo)準(zhǔn)用一個(gè)傘面型視圖表示。板卡標(biāo)準(zhǔn)的各個(gè)要素，如機(jī)械尺寸、I/O性能、與其它板卡的擴(kuò)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(lèi)方法是由WinSystems公司的副經(jīng)理Robert Burckle提出的。“那么，扇形的面積就表示標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)各要素”Burckle說(shuō)，“一些規(guī)范相比而言更為詳細(xì)，因?yàn)樗鼈兠枋隽斯╇姟/O接口、擴(kuò)展連接器的安裝位置，以及禁止使用區(qū)域和其他一些機(jī)械問(wèn)題?！? 　　 連接器，I/O端口甚至安裝孔都經(jīng)常作為標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的一部分來(lái)考慮?！皩?duì)這些標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)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(shí)所可能遇到的困難?！盉urckle同時(shí)表示，“但是，‘標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)’的概念并不包括電氣特性，操作部分，處理器及其他可能應(yīng)用到的芯片?！? 　　 通用工業(yè)計(jì)算機(jī)用板卡標(biāo)準(zhǔn)具有特殊的功能，Burckle解釋說(shuō)：“舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，VME和CompactPCI可擴(kuò)展為總線或母板系統(tǒng)；PC/104、EPIC及EBX具有自存儲(chǔ)的I/O模塊，那么就沒(méi)有必要安裝在支架或母板上?！? 　　 嵌入式系統(tǒng)供應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的通用屬性應(yīng)包括I/O端口的位置、擴(kuò)展口、元器件高度，以及安裝孔的位置。“對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)工程師來(lái)說(shuō)，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(shè)計(jì)為用戶(hù)更為熟悉的結(jié)構(gòu)，以減少產(chǎn)品投入市場(chǎng)的周期。同時(shí)，在技術(shù)革新的過(guò)程中，這一做法為產(chǎn)品的升級(jí)提供了一個(gè)途徑?！? 　　 Lavado認(rèn)為除物理尺寸外，I/O端口是標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中最重要的屬性之一。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于PC/104、EBX及其他標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，其標(biāo)準(zhǔn)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(yù)先設(shè)定的特別位置，以便在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)其他功能。他同時(shí)還提到了與一些標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)有關(guān)的元器件高度限制問(wèn)題。比如PC/104，它采用的是可堆疊式的擴(kuò)展理念。因?yàn)镮/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(gè)堆疊模塊之間的最小間隙必須得到保證；同時(shí)，這樣做也可以解決整個(gè)系統(tǒng)的散熱問(wèn)題。 　　 普及=使用壽命 “最普及的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)往往具有以下特征：在一個(gè)狹小的范圍內(nèi)集成了高性能的CPU/芯片集，”Lavado繼續(xù)說(shuō)到。在他看來(lái)，PC/104就屬于這類(lèi)產(chǎn)品?！癙C/104模塊與緊湊型外殼一起應(yīng)用時(shí)，其安裝方式非常靈活。所有的I/O端口都從板上通過(guò)電纜引出，使得遠(yuǎn)程I/O的位置能夠按照設(shè)計(jì)要求靈活改變?！苯裉欤湫偷腜C/104模塊均集成了號(hào)稱(chēng)性能強(qiáng)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(guó)國(guó)家儀器有限公司，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)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(mén)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(dǎo)軌，連接器等添加到這一范疇以?xún)?nèi)。為了使連接更為方便快捷，界面連接設(shè)備的安裝位置是非常重要的。 　　 NI對(duì)于板卡產(chǎn)品在系統(tǒng)應(yīng)用中的長(zhǎng)期可獲得性以及可靠的技術(shù)支持非常重視，并以此為基礎(chǔ)將板卡的全面結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)與其標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)緊密地結(jié)合起來(lái)。Todd Walter，工業(yè)測(cè)量及控制部門(mén)的團(tuán)隊(duì)經(jīng)理表示：“我們傾向于使用詳細(xì)明確的制板標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)能夠在最大程度上支持產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，并且能夠詳細(xì)說(shuō)明產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)?！惫I(yè)系統(tǒng)要求板卡具有較長(zhǎng)的生命周期，且相關(guān)配件必須在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都能買(mǎi)得到。此外，Walter還解釋說(shuō)，NI從一個(gè)更高的、平臺(tái)水平的角度來(lái)考慮標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，他們所采用的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)可以滿(mǎn)足顧客的不同要求，如：散熱性能，低功耗，防震動(dòng)，多資源性等。 　　 NI公司的工作涉及到多種標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，包括CompactPCI，PCI Express及其他PCI類(lèi)型等。如PXI型，就是NI公司開(kāi)發(fā)的專(zhuān)門(mén)用于儀表的PCI擴(kuò)展接口。NI公司為這一類(lèi)型PXI板的測(cè)試和測(cè)量應(yīng)用提供了定時(shí)，觸發(fā)，同步等信號(hào)功能。 　　 與NI公司相同，WinSystems也強(qiáng)調(diào)了標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品長(zhǎng)期可獲得性的重要性。最關(guān)鍵的一點(diǎn)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須基于經(jīng)過(guò)認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)，并且與多家基本供應(yīng)商合作，以保證供應(yīng)的長(zhǎng)期性。“10到15年的使用周期在工業(yè)產(chǎn)品及系統(tǒng)中并不少見(jiàn)。”Burckle說(shuō)到。基于標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)同時(shí)還意味著元器件互操作性的增加，以及對(duì)軟件工具的更有效的應(yīng)用。 　　 尺寸，應(yīng)用問(wèn)題 VITA（VMEbus International Trade Organization）公司的執(zhí)行董事，Ray Alderman先生認(rèn)為產(chǎn)品的應(yīng)用情況決定了其板卡標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的選擇。VITA是一個(gè)非贏利供應(yīng)商/用戶(hù)組織，其宗旨在于促進(jìn)VMEbus相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與開(kāi)放式處理技術(shù)的發(fā)展。 　　 板卡的尺寸決定了可以安裝在上面的連接設(shè)備的數(shù)量。如果外形尺寸非常小，那么就限制了I/O點(diǎn)可能的數(shù)量。但是，在簡(jiǎn)單的工業(yè)應(yīng)用中，比如噴射塑模法的控制器，較小的外觀尺寸就能滿(mǎn)足其功能要求，應(yīng)為這種控制器所需要的I/O點(diǎn)相對(duì)較少，Alderman解釋道。隨著應(yīng)用越來(lái)越趨向于事件驅(qū)動(dòng)，伴隨著對(duì)高端應(yīng)用成熟界面的需求，所需要的I/O點(diǎn)的數(shù)量也相應(yīng)增加，比如機(jī)器視覺(jué)或動(dòng)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(mǎn)足特殊應(yīng)用的要求。 　　 在現(xiàn)在的工業(yè)應(yīng)用中，涉及到了多種標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)；此外，隨著時(shí)間的過(guò)去，更多的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)會(huì)被開(kāi)發(fā)出來(lái)。以下介紹幾個(gè)在工業(yè)或嵌入式控制應(yīng)用中經(jīng)常涉及到的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，它們都是由某一協(xié)會(huì)或組織提出的。 　　 CompactPCI 這是一個(gè)基于標(biāo)準(zhǔn)PCI（Peripheral Component Interconnect）規(guī)范的工業(yè)總線標(biāo)準(zhǔn)；歐洲標(biāo)準(zhǔn)卡包裝，分為兩種基本尺寸：3U（100x160mm），這種尺寸具有一個(gè)220針的連接器；6U（233x160mm）型則最多可以擴(kuò)展至3個(gè)2mm針孔連接器。CompactPCI板卡安裝在底盤(pán)的前部，這樣的結(jié)構(gòu)使得I/O點(diǎn)可以從前面或后面兩個(gè)方向引出。板卡為垂直安裝方式，散熱性良好；防震動(dòng)等性能也比較優(yōu)秀。 　　 CompactPCI被設(shè)計(jì)為在嚴(yán)酷的環(huán)境中使用——工業(yè)自動(dòng)化，實(shí)時(shí)機(jī)器控制/數(shù)據(jù)采集，儀表，以及軍用系統(tǒng)等等。CompactPCI由國(guó)際工業(yè)計(jì)算機(jī)制造者聯(lián)合會(huì)（PICMG）提出。這一協(xié)會(huì)擁有超過(guò)350家工業(yè)計(jì)算機(jī)產(chǎn)品供應(yīng)商，這點(diǎn)確保了客戶(hù)能夠長(zhǎng)期得到生產(chǎn)商的技術(shù)支持。 　　 EBX 　　 Embedded Board, eXpandable（EBX）是一種5.75"x8.0"（146x203mm）的嵌入式板卡，這種標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)足夠容納下一臺(tái)單板計(jì)算機(jī)（SBC）及其操作系統(tǒng)。同時(shí)，EBX板卡又能被輕松的安裝到嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)狹小的內(nèi)部空間中。一般來(lái)說(shuō)，EBX板卡容納了CPU，存儲(chǔ)器，海量存儲(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)還利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)模塊為用戶(hù)提供了多種系統(tǒng)擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展接口。該板卡還預(yù)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(biāo)準(zhǔn)化各種接口和元器件的布置，整個(gè)EBX板卡被分為10個(gè)區(qū)域。每個(gè)區(qū)域（A到J）對(duì)應(yīng)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(gè)指南，可以使不同供應(yīng)商的產(chǎn)品和包裝之間的互用性更強(qiáng)。EBX標(biāo)準(zhǔn)由PC/104嵌入式聯(lián)盟負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)，2.0版是其最新版本。 　　 EPIC 　　 工業(yè)計(jì)算機(jī)嵌入式平臺(tái)（EPIC）被設(shè)計(jì)為應(yīng)用于如下情況：EBX的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)大于需求的尺寸，而PC/104的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)又太小，不能滿(mǎn)足I/O接口數(shù)量及電纜的要求（具體參照尺寸對(duì)照表）。這種規(guī)格的主要特點(diǎn)是為工業(yè)及其他復(fù)雜應(yīng)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?lái)需要多個(gè)PC/104模塊才能實(shí)現(xiàn)的功能集成在一個(gè)單板計(jì)算機(jī)上。EPIC標(biāo)準(zhǔn)格式對(duì)主板及擴(kuò)展板上的擴(kuò)展插槽（針對(duì)“104”規(guī)格），總線連接設(shè)備及安裝孔位置進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。為了標(biāo)準(zhǔn)化各種接口和元器件的布置，該標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)同樣將板卡上的空間分為幾個(gè)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(duì)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(fēng)扇或散熱片，還有就是供電單元及供電接口。EPIC還對(duì)3個(gè)I/O端口的區(qū)域進(jìn)行了定義，這3個(gè)區(qū)域主要功能是安裝“104擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)同樣由PC/104嵌入式聯(lián)盟負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)，其最新版本為2.0.5。超過(guò)20家生產(chǎn)商在從事EPIC板卡的生產(chǎn)工作，而且這個(gè)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(biāo)準(zhǔn)的小型標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)”。根據(jù)PC/104聯(lián)盟的說(shuō)法，開(kāi)發(fā)PC/104是為了解決用戶(hù)的以下要求：即如何在有限的空間內(nèi)將微型計(jì)算機(jī)嵌入到產(chǎn)品及系統(tǒng)的控制中去。開(kāi)發(fā)該標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)還有一個(gè)目的，那就是使得板卡的生產(chǎn)簡(jiǎn)單化，避免因定制產(chǎn)品而產(chǎn)生的額外費(fèi)用。PC/104通過(guò)可堆疊模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)與PC總線在結(jié)構(gòu)、硬件、軟件上的兼容性。這些板卡模塊共有2種類(lèi)型，分別為 8-bit和16-bit，分別對(duì)應(yīng)于PC和PC/AT總線。PC/104進(jìn)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(gè)堆疊中可以同時(shí)存在8位模塊和16位模塊。 　　 據(jù)說(shuō)大約有160家跨國(guó)公司生產(chǎn)基于PC/104標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。最新版本為2.5。 　　 PXI 　　 PXI是一種模塊化的測(cè)量及自動(dòng)控制儀器平臺(tái)，其應(yīng)用場(chǎng)合大多要求粗糙的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。據(jù)PXI系統(tǒng)聯(lián)盟（PXISA）介紹，PXI將CompactPCI的標(biāo)準(zhǔn)PC技術(shù)與集成定時(shí)觸發(fā)性能結(jié)合起來(lái)，其性能比舊結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品提高了10倍。PXISA主要從事PXI標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)與推廣工作。美國(guó)國(guó)家儀表有限公司對(duì)CompactPCI技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展，開(kāi)發(fā)出了PXI標(biāo)準(zhǔn)，所以PXI的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)與CompactPCI的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)是一致的。 [align=center] 圖2：EPIC 提供三個(gè)I/O 區(qū)域（1A、1B，2 和3）來(lái)連接不同用途的I/O 設(shè)備。 PC/104的擴(kuò)展模塊提供了I/O 的更多選擇。[/align] VME 　　 作為一個(gè)擁有20年以上歷史的標(biāo)準(zhǔn)，VME——嵌入式電腦的開(kāi)放性工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中依然占有主導(dǎo)地位，這一優(yōu)勢(shì)在軍事及國(guó)防應(yīng)用方面特別突出。（VME是“VersaModule Europa”的縮寫(xiě)，雖然對(duì)這一技術(shù)存在多種稱(chēng)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(jì)算機(jī)的框架結(jié)構(gòu)，使得單處理器或多處理器系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成為可能。VME的機(jī)械構(gòu)造主要基于IEC60297標(biāo)準(zhǔn)及IEEE1101.1標(biāo)準(zhǔn)，也被稱(chēng)之為歐洲標(biāo)準(zhǔn)卡結(jié)構(gòu)。VME板卡有兩種標(biāo)準(zhǔn)化了的型式：?jiǎn)伪陡叨龋?U），主要用于空間限制及震動(dòng)環(huán)境中；兩倍高度（6U），采用這一規(guī)格，當(dāng)板卡空間有空余時(shí)，允許安裝更多的元器件。 　　 Eurocard連接 　　 實(shí)際上，許多流行的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，如CompactPCI,、PXI、VME等，其物理結(jié)構(gòu)都是由Eurocard衍變而來(lái)。歐洲標(biāo)準(zhǔn)卡（Eurocard）機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)（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(shí)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(dǎo)軌和面板留出空間。實(shí)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(biāo)準(zhǔn)卡的深度從100mm開(kāi)始，每個(gè)規(guī)定深度之間的差為60mm。 　　 板卡產(chǎn)品有很多的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，但是在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中僅有少量能夠成為穩(wěn)定的通用結(jié)構(gòu)。所以，要想得到用戶(hù)與市場(chǎng)的認(rèn)可，是要經(jīng)過(guò)時(shí)間的考驗(yàn)的。而產(chǎn)品長(zhǎng)期可用性的名譽(yù)也是要通過(guò)時(shí)間來(lái)驗(yàn)證的。