Obsah
Měřicí systémy Literatura: Haasz,V.-Roztočil,J.-Novák,J.: Číslicové měřicí systémy.Vydavatelství ČVUT, Praha 2000.
Systémy složené z autonomních měřicích přístrojů a modulů Sériová rozhraní • RS-232: topologie „bod-bod“ max. 115 kb/s, 2 zařízení, délka 15 m dle standardu (v praxi až 100 m); rozhraní určeno pro připojení jednoduchých periferií osobních počítačů (tiskárna, myš) a měřicích přístrojů • USB (Universal Serial Bus): stromová topologie; 12 Mb/s (480Mb/s pro USB2.0), max. 127 zařízení, 5 m mezi zařízeními; speciální 4-vodičový kabel; náhrada RS-232
Sériová rozhraní - pokračování 2 • Ethernet - topologie sběrnice (10Base-2) nebo hvězda (10Base-T, 100Base-TX) • 10Base-2 „klasický Ethernet“ (koaxiální kabel); 10 Mb/s; max. délka sběrnice185 m • 10BaseT– max. 10 Mb/s; kroucený dvoudrát, délka max. 100 m • 100Base-TX– max. 100 Mb/s; kroucený dvoudrát, délka max. 100 m Typicky používán pro sítě LAN+průmyslové sběrnice, ale nachází uplatnění i v měřicích systémech (LXI).
• • • • • • • • •
Úvod Systémy složené z autonomních přístrojů a modulů Seriová rozhraní Paralelní rozhraní Architektury na bázi sběrnice ISA a PCI Modulární systémy CompactPCI a PXI systémy Systémy VME a VXI Diskuse
Sériová rozhraní - pokračování 1 • IEEE 1394 (Firewire): stromová topologie; 400 Mb/s, 63 zařízení; 5 m mezi zařízeními; max. délka 72 m; speciální 6-vodičový kabel; určena pro připojení periferií náročných na objem a rychlost přenášených dat (digitální kamery, video; propojení VXI systému a externího PC) • RS-485: sběrnicová topologie max. 10 Mb/s, 31 zařízení, max. délka 1200 m bez opakovačů (repeaters); délka*rychlost= 100 m Mb/s; kabel typu „kroucený dvoudrát“; sběrnice určena pro průmyslové aplikace (FIELDBUS)
Sériová rozhraní - pokračování 3 Ethernet je základem měřicích systémů LXI = LAN eXtension for Instrumentation http://www.lxistandard.org/
Paralelní rozhraní
Centralizované systémy
• IEEE 488 (GPIB) – max. 1 MB/s, 14 devices, max. 20 m, 2 m mezi zařízeními (typická sběrnice laboratorních měřicích systemů)
• HS488 (high speed GPIB protocol) – max. 8 MB/s
(2 zařízení, 2 m) nebo 1.5 MB/s (14 zařízení, 15 m)
• Systémy na bázi sběrnice ISA a PCI • Modulární systémy - Systémy VME a VXI - CompactPCI a PXI systémy
• IEEE 1284 (EPP – Enhanced Parallel Port) – PC parallel port
• MXI - max. 40 MB/s (typicky použito pro propojení PC a VXI systému)
Měřicí systémy na bázi PC • ISA Bus
Standard PCI Bus PCI = Peripheral Component Interconnect
• starší typ interní sběrnice osobních počítačů standardu IBM PC • 16-bitová datová sběrnice, 24-bitová adresová sběrnice • 8 MB/s max. přenosová rychlost
• Základní taktovací frekvence 25 až 33 MHz resp. 66 MHz • 32 nebo 64-bitové přenosy dat (132/264 resp. 528 MB/s) • max. zátěž 10 PCI zařízení na sběrnici - externí PCI zařízení přestavují dvojnásobnou zátěž; rozšíření (sekundární sběrnice) možné pomocí
• PC/104
PCI-PCI mostů (bridges)
průmyslová stavebnicová
• napájení 3.3 V nebo 5.0 V
verze desek s ISA sběrnicí
• podpora Plug and Play
PCI sběrnice je základem pro nové sběrnicové architektury
PC Card Standard Používá Používáse senejčastěji nejčastějiuupřenosných přenosnýchpočítačů; počítačů; kkinterní internísběrnici sběrnici počítače počítače(ISA (ISAnebo neboPCI) PCI)připojena připojena přes přesmůstek můstek(bridge) (bridge)
PC Card Standard rev. 1.0 - 1995 CardBus CardBus
Compact Compact PCI PCI
PXI
PMC PMC
PC/104+ PC/104+
Zahrnuje: 16-bit PC Card - PCMCIA 2.1; ISA sběrnice; přenosová rychlost 20 MB/s PC Card Bus - 32-bitová sběrnice PCI; 132 MB/s
Modulární systémy
Další varianty sběrnice PCI • PMC = PCI Mezzanine Card – rozšiřující moduly pro
• VME (přenosová rychlost 40 MB/s) • VXI • Compact PCI (přenosová rychlost 132 MB/s) • PXI
VME, VXI, CompactPCI, PXI
• PC-104 Plus – průmyslová stavebnicová verze desek s PCI sběrnicí
VXI
Příklad modulárního systému PXI GP IB
2 MXIIE bV La
n
Di gi ta l
I/O
Br V ge id W IE
La bW
io
IMA Q I/O
ow s/ CV I
ct un
in d
M
t if ul
W
• Otevřený sběrnicový systém (open bus standard) “VXIbus System Specification ” udržovaný konsorciem „VXIbus Consortium“ • systém se skládá z rámu (mainframe) a modulů v jednotlivých „slotech“ (kontrolér je umístěn ve slotu 0) • „mainframe“ obsahuje pasivní sběrnici VXI, napájecí zdroje a aktivní chlazení • 4 velikosti modulů A,B,C,D • definovány požadavky na EMC • max. přenosová rychlost 40 MB/s
VXI - příklad rámu (mainframe) velikosti C
VXI • Příklad kontroléru - modul velikosti C
VXI - pokračování • VXI bus = VME bus (Data Transfer Bus = 32-bit address and 32-bit data bus + control &handshaking signals, Arbitration Bus, Priority Interrupt Bus, Utility Bus) • clock and synchronization lines, trigger lines, Local Bus, SUMBUS, STAR bus, MODID lines • 4 třídy VXIbus zařízení – register based, message based, memory and extended devices • definovaný komunikační protokol – Word Serial Protocol (pro „zařízení založené na zprávách“)
Velikosti modulů • 3U is core form factor • 6U extensions
6U
Compact PCI CompactPCI • navržena firmou Ziatech Corp. • specifikace je udržována skupinou PICMG (PCI Industrial Computer Manufacturers Group) • pasivní PCI sběrnice je umístěna na zadní straně rámu velikosti 3U nebo 6U
Konektory • Definovány standardem IEC-1076 • J1 and J2 for 3U • J3-J5 for 6U
J1
3U
PXI • PXI = PCI eXtensions for Instrumentation – navržen firmou National Instruments Upravený standard CompactPCI: • rozšíření sběrnice PCI • požadavky na chlazení uvnitř rámu • požadavky na SW podporu
PXI
J2
Schéma sběrnice
SW aspekty
Star trigger
Peripheral
Local Bus
• Kontrolér PXI musí podporovat rámce: Peripheral
Peripheral
System controller
Star trigger controller
10 MHz CLK
- Windows NT - Windows 95 • Každé zařízení by mělo být dodáváno s Win32 ovladačem • Musí být implementována podpora VISA knihovny
132 Mb/s, 33 MHz, 32-bit computer bus Trigger bus (RTSI, 20MHz)
Software
Electrical
Možnosti spolupráce VXI, VME, GPIB a PXI PXI chassis
Price vs. Performance VXI
Price
VXI chassis GPIB INSTRUMENT
GPIB MXI
VXI or VME chassis
Modular instrumentation for mainstream users Desktop PC
PXI peripheral
Carrier card
PXI peripheral
Performance
