Systémy pro sběr a přenos dat

Transkript

1 Systémy pro sběr a přenos dat Centralizované SPD VME, VXI Compact PCI, PXI, PXI Express

2 Sběrnice VME 16/32/64 bitová paralelní sběrnice pro průmyslové aplikace Počátky v roce 1981 neustále se vyvíjí původní standard IEEE VME64, má již podporu P&P VME64x, podpora pro live insertion VME320 Multiprocesorový systém až 21 procesorových modulů v jediném rámu (19 ) 3 nezávislé adresové prostory (A16, A24, A32) proč? Jednoduché i blokové přenosy mnoho variant podle šířky adresy, dat a protokolu

3 Sběrnice VME Standardně asynchronní protokol existují i synchronní přenosy mezi zařízeními, která je podporují MASTER MASTER Data Address Control signals SLAVE SLAVE MASTER DTACK SLAVE

4 Sběrnice VME Přenosová rychlost závisí na variantě a protokolu standardní asynchronní blokový přenos 40 MB/s totéž ve variantě VME64 80 MB/s VME64x protokol 2eVME (přenos na obě hrany) 160 MB/s VME320 protokol 2eSST (synchronní přenos na 2 hrany hodin) 320 MB/s Distribuovaný přerušovací systém 7 úrovní přerušení, každá může být obsluhována jiným modulem žádosti jsou sdílené priorita je pak dána polohou v rámu Prioritní systém arbitráže 4 úrovně žádosti o sběrnici, řešeno centrálně žádosti jsou sdílené - priorita je pak dána polohou v rámu Doplňkový standard definuje výměnu za chodu (hot swap)

5 Struktura sběrnice VME

6 Aplikace VME Průmyslové řízení, vojenské aplikace, letectví, telekomunikace, fyzikální experimenty, doprava

7 Sběrnice VXI VXI = VME Extension for Instrumentation Rozšíření VME (VME64) o funkce potřebné pro aplikace v systémech pro měření a sběr dat VME je čistě počítačová sběrnice VXI přidává HW a systémová rozšíření subsysém pro synchronizaci (trigger) lokální sběrnice (mezi sousedními moduly) StarBus hvězdicově uspořádaný sériový podsystém s ústřednou v prvním slotu systému přesnou specifikaci chlazení, napájení a EMC

8 Sběrnice VXI VXI přidává HW a systémová rozšíření podpora P&P prostřednictvím sady konfiguračních registrů automatizované přidělení požadovaných systémových zdrojů standardizace komunikace mezi zařízeními prostřednictvím komunikačních registrů a Word Serial protokolu možnost použití např. SCPI příkazů velmi časté standardizace sady příkazů pro konfiguraci systémových funkcí zařízení standardní definice zařízení pro řízení VXI prostřednictvím GPIB (IEEE 488)

9 Aplikace VXI Obecně všechny, kde je třeba měřit s vysokou rychlostí a přesnou synchronizací mezi přístroji měřit velmi vysoký počet kanálů současně

10 Sběrnice Compact PCI 32/64 bitová paralelní sběrnice pro průmyslové aplikace Elektricky shodná jako klasická PCI v počítačích ale využívá formát Eurokarty (stejně jako VME/VXI) velikost 3U (100 x 160 mm) nebo 6 U (233,35 x 160 mm) Maximální přenosová rychlost 532 MB/s (64b/66MHz) Podpora pro výměnu komponent za chodu (live insertion, hot swap) Možnost nezávislého paralelně fungujícího systému (např. Gbit Ethernet, Infiniband) uvnitř systému Poskytuje vyšší výkon než VME a je kompaktnější přesto ho zcela nenahradil

11 Sběrnice PXI a PXI Express PXI = PCI Extension for Instrumentation Rozšíření cpci o funkce potřebné pro aplikace v systémech pro měření a sběr dat PCI je čistě počítačová sběrnice Rozšíření jsou analogická těm mezi VME a VXI U varianty PXI Express je klasická PCI sběrnice nahrazena standardem PCI Express spojení bod-bod vyšší datová propustnost přepínací infrastruktura

12 Aplikace PXI a PXI Express Obecně všechny, kde je třeba měřit s vysokou rychlostí a přesnou synchronizací mezi přístroji měřit velmi vysoký počet kanálů současně

13 Programování centralizovaných SPD V systému bývá jeden nebo více procesorových modulů běžné procesory kompatibilní s Intel, AMD Power PC signálové procesory (DSP) s pevnou nebo plovoucí čárkou specializované procesory komunikační DSC (Digital Signal Controller) Neexistuje jeden operační systém použitelný na všech těchto platformách vzhledem k různým aplikačním požadavkům to ani není žádoucí Roztříštěnost vede k obtížnější systémové integraci

14 Programování centralizovaných SPD Podle aplikace se využívají různé operační systémy Windows, Linux často pouze jako uživatelská rozhraní někdy i pro vlastní aplikace, bez nároku na běh v reálném čase RTOS operační systémy reálného času pro obecné i specializované procesory zabezpečují přístup jednotlivých úloh k procesoru v definovaném časovém rastru zabezpečují obsluhu asynchronních událostí s definovanou časovou latencí Specializované operační systémy obvykle kombinují vlastnosti obecného RTOS s vlastnostmi specifickými pro danou aplikaci např. podpora specifických protokolů nebo HW v jádře systému