Разработка и производство радиоэлектронных устройств и комплексов промышленного и специального назначения
 
 
22.09.2017
Интерфейс CompactPCI PDF Печать E-mail

CompactPCIсистемная шина, широко используемая в промышленной автоматике. Электрически шина отличается от PCI стандарта 2.2 тем, что позволяет подключить большее число устройств. Но в целом совместима и обычно использует тот же набор микросхем. Физически разъём выполнен по-другому и позволяет использовать «горячее подключение» плат — то есть устанавливать и извлекать плату, не прерывая работоспособности компьютера. Изделия CompactPCI широко используются в телекоммуникациях. Основной конкурент — шины VME, VME32, VME64, являющиеся фактическим стандартом в военной технике НАТО. Широкое применение сдерживается высокой ценой изделий по сравнению с VME.

На настоящий момент базовая шина CompactPCI фактически устарела по пропускной способности. Но разработаны расширения, такие как PCI-E в конструктиве 3U (6U).

Спецификация CompactPCI не является свободно распространяемой и поэтому нельзя сюда выкладывать какие-либо технические данные, чертежи, описание сигналов.

Распространены модули и шкафы стандарта 3U и 6U но также встречаются и другие исполнения.

Стандарт CompactPCI позволяет добавить дополнительные сигналы, для передачи данных помимо шины PCI. На основе этих расширений были созданы новые стандарты, такие как CompactPCI 64 или PXI.

Характеристики

  • Разрядность — 32/64
  • Адрес/Данные — мультиплексируемые
  • Тип шины — синхронная шина 33 МГц или 66 МГц. Частота шины зависит от того, способны ли все устройства, включая системное (мастер) работать на данной частоте. Если хотя бы одно из устройств не работает на частоте 66 МГц - мастер выбирает частоту 33 МГц.
  • Конструктив — Евромеханика 3U,6U
  • Максимальное количество модулей в крейте — 8/16
  • Пропускная способность в 32-разрядном варианте — 132 Мбайт/с. Соответстывенно максимальная пропускная способность на 64 разрядной шине при частоте 66 МГц составляет 528Мбайт/с. Но данную пропускную способность не просто получить. При проектировании устройства необходимо решить проблему "конфликта" устройств при доступе к шине, а также знать будет ли системная плата принимать все данные или будет часть игнорировать, для того чтобы, например, обработать более высокоприоритетные от Ethernet 100 Мбит или 1Гбит.
  • практика показывает, что изделия сделанные в стандарте 3U 6U не надёжны при эксплуатации в движении на машинах. Оборудование даёт сбои при тряске или ударах (что является нормой при езде). Также следует обратить внимание, на то что не все устройства работоспособны при низких температурах.

Зато это оборудование отлично подходит для создания измерительных или управляющих компьютеров, стендов, частей станков.

Стандарт CompactPCI приобрел статус основной открытой архитектуры для систем телекоммуникаций и компьютерной телефонии. Разработанный в 1994 году под эгидой консорциума PICMG (PCI Industrial Computer Manufacturer`s Group - Motorola, Sun, HP, Dialogic, Force и др.) стандарт CompactPCI объединяет в себе схемотехнику PCI c механическим стандартом Eurocard. Основной сферой применения аппаратуры на основе стандарта CompactPCI является телекоммуникации. По экспертным оценкам более 65% всех производимых устройств и систем CompactPCI нацелено именно на рынок средств связи. В настоящее время форум по корпоративной компьютерной телефонии ECTF ( Dialogic, Natural MicroSystems, Nortel, Ericsson, HP, Lucent, Motorola, Brooktrout и др.) и PICMG специфицировали шину компьютерной телефонии H.110 для стандарта CompactPCI, что позволяет говорить о действительно новейшем индустриальном высокопроизводительном стандарте для систем компьютерной телефонии. Коструктивно-механические, схемотехнико-логические и "plug&play" программные возможности этого нового стандарта привлекательны как для производителей телефонного оборудования, так и для операторов связи а также для всех разработчиков и потенциальных пользователей систем компьютерной телефонии.

Открытость стандарта CompactPCI позволяет применять аппаратные и программные средства от многих производителей, что резко уменьшает время выхода конечных систем на рынок. Это является одним из главных факторов успеха стандарта CompactPCI на очень быстро развивающемся рынке приложений и систем компьютерной телефонии. Растущая популярность стандарта связана также с разворачиванием крупных операторов связи и производителей телефонного оборудования в сторону промышленных систем компьютерной телефонии. Реализация таких крупных корпоративных и готовых к коммерческому использованию систем предполагает обеспечение высокой степени интеграции (канальности) и надежности систем. Именно такие промышленные решения способны обеспечить платформы компьютерной телефонии на основе стандарта CompactPCI. Это относится как к многоканальным (100-300-700) шлюзам IP-телефонии, крупномасштабным системам обработки звонков (call-centers), системам телеголосования так и ко всем крупным системам компьютерной телефонии, которые применяются корпоративными клиентами и операторами.

Основные преимущества стандарта CompactPCI

Каковы же основные характеристики стандарта CompactPCI, которые привлекают производителей телефонного оборудования, операторов телефонных сетей и разработчиков различных систем компьютерной телефонии? К основополагающим параметрам стандарта CompactPCI относятся:

  • Технология шины PCI
  • 3U и 6U конструктивы Евромеханики
  • Системы штырьковых соединителей на пассивной объединительной магистрали
  • Прямая "Plug&Play" совместимость с программным обеспечением, работающем на стандартных desktop PCI-платформах

К принципиальным преимуществам стандарта CompactPCI по сравнению с различными частнофирменными решениями в области телекоммуникаций и компьютерной телефонии относятся:

  • Программная и аппаратная открытость платформы
  • Шина компьютерной телефонии H.110 (CTBus)
  • Удвоенное количество PCI-слотов расширения
  • Возможность "горячей замены" коммуникационных плат

Технология шины PCI. Шина PCI, применяемая в 99% офисных компьютеров является идеальным средством для построения высокоскоростного ввода/вывода. Производительность синхронной шины составляет 132 МБайт/c (обмены 32 бита) и 264 МБайт/c (обмены 64-бита). Применение шины в массово выпускаемых компьютерах позволяет использовать массово выпускаемые полупроводниковые интерфейсные компоненты для реализации собственных новых устройств ввода/вывода. Применение дешевых высокоинтегрированных полупроводниковых компонентов, реализующих PCI интерфейс резко ускоряет стоимость разработки и увеличивает надежность. К несомненным преимуществам применения шины PCI относится также возможность использования существующих программных драйверов, разработанных для desktop офисных систем. Независимость шины от типа процессора и возможность функционирования с 3.3V логикой позволяет применять различные системные конфигурации для широкого спектра применений. Стандарт CompactPCI расширяет количество слотов шины PCI до 8, а также допускает создание систем с 16 слотами расширения используя интерфейсные микросхемы мостов "PCI-PCI".

Конструктивы Евромеханики. Стандарт CompactPCI основан на использовании 3U и 6U конструктивов Евромеханики с размерами плат 100мм х 160мм и 233.3мм х 160мм соответственно. Простота вертикальной компоновки и лучшие условия для воздушного охлаждения - это первые и несомненные преимущества использования стандартных Евромеханических конструкций. Механически более прочная конструкция и большая площадь передней панели модулей CompactPCI позволяет расположить большее число разъемов ввода/вывода по сравнению со стандартными решениями на основе desktop компьютеров. Вертикальное расположение модулей обеспечивает возможность применения конвективных систем охлаждения. Другим принципиальным фактором, особенно играющим роль при создании высоконадежных систем является удобный доступ к модулям и быстрое время ремонта/восстановления. Так в отличие от системных плат персональных компьютеров, процессорный модуль в системе CompactPCI извлекается и устанавливается столь же легко, как и любые модули ввода/вывода. Простоту компоновки также обеспечивают и специальные задние кросс-платы через которые может осуществляться ввод/вывод. При этом замена плат интерфейсов (в том числе телефонных) не требует отключения кабелей ввода/вывода. Все это резко уменьшает время простоя системы и увеличивает коэффициент готовности, что особенно важно для операторов связи и систем, требующих повышенную степень надежности.

Штырьковые соединители. В CompactPCI используются штырьковые соединители с шагом 2 мм (IEC-917), которые по сравнению с краевыми разъемами PCI-плат обладают более высокими электрическими характеристиками и устойчивостью к механическим нагрузкам. К достоинствам таких соединителей относятся лучшее согласование импедансов сигнальных линий платы и объединительной панели, меньшее время распространения сигналов через коннектор. Именно электромеханические свойства соединителя позволили увеличить число слотов в CompactPCI до 8. Для реализации спецификаций "горячей замены" используются контакты разной длины. Кроме системных 220 выводов, расположенных на 2 разъемах (J1, J2), стандартный 6U CompactPCI модуль предусматривает установку 3 дополнительных разъемов (J3,J4,J5) с общим числом контактов 315. Эти дополнительные контакты могут быть определены пользователями для ввода/вывода. В системах компьютерной телефонии специфицирована шина H.110, которая использует один из дополнительных разъемов (J4). Для подключения задних кросс-плат ввода-вывода на объединительной панели могут устанавливаться разъемы со "сквозными" контактами.

Plug&Play совместимость. Программная совместимость CompactPCI систем базируется на принципах "Plug&Play". При использовании интерфейсных схем, используемых в desktop PCI компьютерах драйверы устройств остаются без изменений, что позволяет использовать все стандартные программные платформы - MS Windows 95/98/NT, Solaris, Linux и т.п.

Программная и аппаратная открытость платформы. К преимуществам применения аппаратуры на основе CompactPCI можно отнести следующие достаточно характерные для магистрально-модульных систем факторы:

  • Аппаратная открытость системы, позволяющая наращивать мощность или добавлять новые функциональные возможности уже существующих систем;
  • Наличие большого спектра системных и периферийных модулей от разных производителей;
  • Программная открытость системы, позволяющая реализовать как задачи общего управления сетью, так и специфические задачи по учету, контролю доступа, шифрованию, сжатию информации;
  • Возможность работы под управлением различных операционных систем. Это позволяет в одних случаях реализовать удобный и привычный интерфейс пользователя (WindowsNT), а в других случаях построить высоконадежную среду с минимальными временами реакции на события (системы реального времени OS-9, VxWorks и др.).

Программно-аппаратная открытость платформы является важнейшим фактором обеспечивающим сохранение инвестиций и позволяющим сократить время выхода готовых систем на рынок. Сокращение сроков разработки готовых систем принципиально важно на рынке компьютерной телефонии.

Возможность "горячей замены". Для современных cистем компьютерной телефонии, которые будут использоваться телефонными операторами, Internet-провайдерами особенную важность приобретают такие параметры как высокий коэффициент готовности и возможность динамического конфигурирования системы. В таких системах добавление новых модулей и замену неисправных компонентов необходимо производить без выключения системы. Стандарт CompactPCI предусматривает возможность "горячей замены"(hot-swap) модулей без нарушения функционирования системы. Спецификация "горячей замены" должна относиться к интерфейсным микросхемам, модулям, платформам, операционным системам.
Для управления процессом установки и удаления CompactPCI модулей в системном разъеме используются специальные контакты разной длины, позволяющие производить многоступенчатое включение/отключение. Спецификация определяет два варианта работы: - ручную и автоматическую "горячую замену".

Обновлено 11.01.2011 11:49