Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Суббота, 20 октября
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

Встраиваемые конверторы интерфейсов для устройств автоматизации

В настоящее время цифровая техника приобретает все больший вес в области автоматизации производства. Увеличивается количество интерфейсов, протоколов, в т.ч. Ethernet, типов полевых шин и узлов промышленных сетей. Вместе с тем все сложнее обеспечить коммуникацию между устройствами, поддерживающими широкое разнообразие протоколов.

COM Express 2.0: новые возможности процессоров для встраиваемых систем

В статье обсуждаются особенности новой версии стандарта COM Express, которые позволяют реализовать более высокую производительность и расширенные возможности графики новейших процессоров во встраиваемых приложениях. Подробно рассмотрены типы разводок и форм-факторы новой спецификации. Статья представляет собой перевод [1].

Многоядерные процессоры в промышленной автоматике

В статье обсуждаются проблемы внедрения многоядерных процессоров в системы промышленной автоматики. Описаны преимущества многоядерных систем при реализации сложных функций управления на производстве, в том числе сокращение потребляемой мощности и возможность выполнения разных задач на одном процессоре. Рассмотрены проблемы создания эффективного программного обеспечения (ПО) для многоядерных процессоров. Статья представляет собой сокращенный перевод [1].

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

10 июня

Новые стандарты CompactPCI

В статье описаны преимущества использования стандартов CompactPCI Serial и CompactPCI PlusIO, которые обеспечивают последовательный обмен между устройствами CompactPCI.



Д

аже системы, хорошо зарекомендовавшие себя и применяющиеся десятилетиями, нуждаются в обновлении. Не исключение — и устройства стандарта CompactPCI, работающие в режиме реального времени и применяемые во встраиваемых модульных вычислительных приложениях в таких областях как передача данных, промышленная автоматизация, военная техника, системы сбора данных. По интерфейсу CompactPCI данные передаются по параллельной шине, что не позволяет создавать высокоскоростные связи типа «точка-точка».
Два новых стандарта — CompactPCI PlusIO и CompactPCI Serial — позволяют перевести существующие системы CompactPCI на работу с последовательными данными за счет использования выводов J2, которые изначально были предназначены для подключения 32-разрядных системных слотов.
Стандарт CompactPCI PlusIO разработан для осуществления мягкого перехода устройств CompactPCI на последовательную передачу. Он дополняет исходный функционал CompactPCI (PICMG 2.0) при сохранении обратной совместимости.
Стандарт CompactPCI Serial, также называемый CompactPCI-S.0, предназначен для последовательного обмена данными в новых системах и приложениях, в которых не нужна обратная совместимость с устаревшей параллельной шиной CompactPCI. Он предполагает полный отход от параллельных интерфейсов. В то же время оба стандарта позволяют создавать ячеистые структуры с топологией «точка-точка» или «звезда» в существующих системах с параллельной шиной. Слоты CompactPCI Serial подходят для обработки графики с высокой плотностью потока или передачи данных по каналам 10 Gigabit Ethernet.
Оба стандарта, и CompactPCI PlusIO и CompactPCI Serial, позволяют использовать разработанные ранее платы CompactPCI в обновленных приложениях и, тем самым, не прибегать к замене оборудования не менее 15 лет.

Расширение возможностей CompactPCI

Такие свойства плат CompactPCI как модульность, соответствие стандартным размерам 19“ стойки, прочные разъемы, компактный размер Eurocard, возможность подключения во время работы, многопроцессорная архитектура и т.д. — формируют идеальную основу для создания устройств, предназначенных для работы в жестких средах и критичных к выполнению приложений. Платы CompactPCI Serial и CompactPCI PlusIO помимо перечисленных свойств имеют высокую пропускную способность и обеспечивают высокую скорость передачи данных.
Платы выпускаются в размере 3U и 6U и рассчитаны на работу при температуре: –40…85°С. Выпускаются также гибридные платы, содержащие слот для системной платы CompactPCI PlusIO и три слота CompactPCI для периферийных устройств. К слоту CompactPCI PlusIO можно подключить 4 платы CompactPCI Serial.
 

Ключевые особенности CompactPCI PlusIO

Стандарт CompactPCI PlusIO PICMG 2.30, сохраняя преемственность с наработками CompactPCI (PICMG 2.0), задействует ранее свободные контакты J2 разъема СompactPCI под конкретные последовательные интерфейсы: 2 канала Gigabit Ethernet, по четыре канала PCI Express, SATA, USB 2.0. Разъем нового типа Ultra Hard Metric компании 3M позволяет увеличить полосу пропускания соединителя до 5 Гбит/с и при этом обеспечивает полную механическую совместимость с разъемом базовой спецификации PICMG 2.0.
Подключение к каналам последовательной передачи осуществляется либо через адаптер на задней стороне корпуса, либо через один из четырех новых слотов. Устройства CompactPCI PlusIO могут использоваться совместно с платами CompactPCI в гибридных системах, позволяющих сочетать платы с последовательным и параллельным интерфейсами. Это простой и недорогой способ перехода на новые технологии связи.

Ключевые особенности CompactPCI Serial

CompactPCI Serial PICMG CPCI-S.0 — новый независимый базовый стандарт, имеющий совершенно новый разъем, позволяющий передавать данные с большей скоростью и большей плотностью сигнала. CompactPCI Serial — единственный стандарт для модульных компьютеров, поддерживающих одновременно устройства PCI Express, Ethernet, SATA и USB 3.0. Топология «звезда» в CPCI-S.0 не требует дополнительного сетевого оборудования. Процессор управляет периферийными устройствами и компонентами по связям «точка-точка», за счет чего скорость передачи данных достигает 12 Гб/с. При этом полоса пропускания не занимается полностью. В отличие от CompactPCI и CompactPCI PlusIO на плате CPCI-S.0 установлен штырьковый разъем, а на подключаемом устройстве — соответствующий разъем с отверстиями.
Архитектура CompactPCI Serial позволяет полностью перейти на последовательные высокоскоростные соединения. Платы подключаются напрямую без коммутаторов, мостов и прочего сетевого оборудования. Стандартом предусмотрен один системный слот и 8 слотов для устройств ввода-вывода. Напряжение питания системного слота составляет 12 В.
Набор интерфейсов в системном слоте содержит 8 линий PCI Express, 8 шин SATA/SAS, 8 портов USB 2.0/3.0 и 8 портов Gigabit Ethernet. Периферийные слоты поддерживают по одной линии PCI Express, SATA/SAS, USB 2.0/3.0 и 8 каналов Ethernet для построения полноценной ячеистой сети. Назначение выводов в системном и периферийном слотах одинаково, поэтому можно в периферийный слот вставлять системную плату, чтобы сформировать симметричную многопотоковую систему.

Разъем

Сохранение совместимости с исходной CompactPCI — важное свойство обеих спецификаций CompactPCI PlusIO и CompactPCI Serial. Тем не менее, для обеспечения более высокой скорости передачи данных потребовались изменения разъема.
В стандарте CompactPCI используется 220-выводной разъем, через который на плату поступает напряжение питания, 32- и 64-разрядные сигналы PCI, а также земля. Выводы разделены на две равные части: нижнюю J1 и верхнюю J2. В CompactPCI PlusIO выводы из верхней половины используются для таких интерфейсов как PCI Express, SATA, USB 2.0, Ethernet 1000Base-T.
Для обмена последовательными данными на высокой скорости до 5 Гбит/с в PICMG 2.30 используется разъем Ultra Hard Metric (UHM). Физически он совместим с CompactPCI. Выводы имеют защитную изоляцию для устранения перекрестных помех. Импеданс выводов равен 100 Ом.

Периферийные платы CompactPCI Serial

Пропускная способность и объем обрабатываемых данных во встраиваемых приложениях постоянно увеличиваются. Соответственно, необходимо переходить на более современные протоколы передачи данных. Пока переход на последовательные интерфейсы не завершен, разрабатываются гибридные устройства, сочетающие платы CompactPCI и CompactPCI Serial. Периферийные платы CPCI-S.0 обеспечивают гладкий переход к чисто последовательным архитектурам. По стандарту набор периферийных разъемов включает 8 портов Ethernet, 1 PCI Express, SATA, USB2.0 и 3.0.
На ежегодной выставке Embedded World компания MEN Mikro Elektronik представила следующие платы: G501 — переключатель режимов (shuttle)
HDD/SSD; G212 и G213 — адаптеры для MiniCard и XMC соответственно; G214 — контроллер нескольких дисплеев (появится в IV кв. 2011 г.); G201 — интерфейсная плата для USB 3.0 (появится в IV кв. 2011 г.); G211 и G211F — интерфейсная плата Ethernet (витая пара и оптоволокно соответственно, 4 канала); G100 и F100 — платы сопряжения между Compact PCI и CompactPCI Serial; G215 — универсальная интерфейсная плата; G301 — коммутатор Ethernet.
Платы устанавливаются на задние панели корпусов Schroff 19“. Вы­пус­каются конструктивные блоки в разных вариантах:
– CPCI Serial rack — одиночная стойка c радиатором для стандартных плат 3U. Позволяет использовать платы в системах, требующих проводящего охлаждения. Места для установки имеют пометку ССА;
– CPCI к CPCI Serial — блок для одной платы стандарта Eurocard. В компактный корпус 4U устанавливаются платы стандартов CompactPCI или CompactPCI Serial. Это гибридная система, позволяющая с наименьшими затратами перейти на последовательный интерфейс через CompactPCI PlusIO;
– CPCI Serial для одиночной Eurocard. Компактный корпус 4U предназначен для установки плат CompactPCI Serial. На задней панели имеется 9 слотов — один системный и 8 для периферийных плат CompactPCI Serial. К первым двум слотам слева можно подключать до 8 шин PCI Express. Система поддерживает соединения «точка-точка» и предназначена для использования в сочетании с системными процессорными платами MEN, такими как G20. Предусмотрено место для установки тонкого DVD-привода. В блоке имеется источник питания с широким диапазоном 460 Вт ATX, который выведен на переднюю панель и готов к работе.

Применение CompactPCI PlusIO и CompactPCI Serial

Платы CompactPCI PlusIO могут использоваться параллельно с устройствами CompactPCI 2.0. Однако главное назначение CompactPCI PlusIO — обеспечивать высокую скорость передачи и пропускную способность периферийных плат CompactPCI Serial при сохранении совместимости с периферийными платами CompactPCI в гибридных системах. Компания MEN Mikro Elektronik представила процессорные платы F19P (процессор Intel Core 2 Duo) и F21P (процессор Intel Quad-core) формата 3U. Они предназначены для самых разных областей применения, в т.ч. для железнодорожного транспорта, отрасли энергетики и нефтяной промышленности.
Самые заметные процессорные платы в стандарте CompactPCI Serial — это G20 с низким энергопотреблением и высокой производительностью, а также самая высокопроизводительная процессорная плата в формате
3U CPCI-S.0 — G21 (выпуск намечен на III кв. 2011 г.).
На плате G20 установлен двуядерный 64-разрядный процессор i7-610E 2,53 ГГц, а на G21 — четырехъядерный i7-2715QE. В остальном платы имеют идентичные характеристики:
– до 4 (8) Гб DDR3 DRAM;
– слоты CompactFlash и microSD;
– передняя панель имеет 2 порта для дисплея, 2 порта Ethernet, 2 USB;
– задняя панель имеет 7 линий PCIe, 8 USB, 6 SATA, DisplayPort/HDMI;
– технологии Intel Turbo Boost, Hyper-Threading.

Примеры использования

Устройства CompactPCI Serial и CompactPCI PlusIO предназначены для использования на транспорте и в иных подвижных системах, например, в информационно-развлекательных устройствах для автомобиля или в ответственных промышленных системах, которые должны безотказно функционировать все время выполнения целевой задачи. Рассмотрим некоторые конкретные решения.
Системы хранения RAID
Стандарты CompactPCI Serial и CompactPCI PlusIO позволяют эффективно строить системы RAID для хранения видеоданных. В поезде обычно устанавливается несколько рекодеров (в т.ч. резервные), работающих непрерывно 24 ч. в сутки. Объем памяти одного рекодера может составлять терабайт и более. Этого хватает для сохранения данных от 20 камер в течение 30 дней.

Автоматическое управление поездом

Большегрузный транспорт все чаще оснащается системами, которые не требуют использования драйверов, помогают увеличить скорость передачи данных, а также снизить потребление энергии и повысить точность остановки транспортного средства до 1 см. Вычислительные системы для автоматического управления поездом обычно строятся по модульному принципу, чтобы одновременно контролировать несколько процессов (передача данных статуса или захват данных с внешнего оборудования на железнодорожном транспорте) и осуществлять обмен с устройствами, встречающимися по пути следования. Функции автоматического управления всегда чувствительны к безопасности, поэтому эти компьютеры можно использовать для управления системами безопасности поезда.

Контент-серверы и системы доступа к мультимедийным данным

Для контент-серверов вычислительные системы предпочтительнее строить на основе модульной архитектуры CompactPCI, CompactPCI Serial или CompactPCI PlusIO, поскольку она позволяет создавать гибкие структуры, выполняющие разнообразные функции, например, обеспечение безопасности или мультимедийного доступа. Такие устройства рассчитаны на работу в расширенном диапазоне –40…85°С, имеют конформное покрытие и соответствуют требованиям EN 50155.

Системы управления камерой

Функционал стандартных систем можно расширить с помощью стандартных, модифицированных или собственных карт. В одном корпусе можно разместить несколько независимых подсистем. Подключение к IP-камерам осуществляется по интерфейсу Ethernet (Fast или Gigabit), а обмен с аналоговыми камерами производится через Firewire.

Литература

1. CompactPCI Serial overview brochure//www.menmicro.com.
2. Schmitz B. Teaching old dogs new serial I/O tricks on CompactPCI// www.eetimes.com.

 



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Михаил Рудковский, технический консультант, ИД «Электроника»



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2018 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты