Systémy pro sběr a přenos dat Centralizované SPD VME, VXI Compact PCI, PXI, PXI Express
Sběrnice VME 16/32/64 bitová paralelní sběrnice pro průmyslové aplikace Počátky v roce 1981 neustále se vyvíjí původní standard IEEE 1014-1987 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
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
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)
Struktura sběrnice VME
Aplikace VME Průmyslové řízení, vojenské aplikace, letectví, telekomunikace, fyzikální experimenty, doprava
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
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)
Aplikace VXI Obecně všechny, kde je třeba měřit s vysokou rychlostí a přesnou synchronizací mezi přístroji měřit velmi vysoký počet kanálů současně
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
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
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
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
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