Р исунок 2.- Пространство конфигураций pci

модулей больше, то необходимо реализовать процедуру Полинга. Это необходимо учитывать, особенно, в системах реального времени.

Дополнительным фактором снижения быстродействия является использование мостов PCI PCI.

ПРИНЦИП АВТО КОНФИГУРАЦИИ.

Работа магистралей PCI начинается с авто конфигурации, в которой обнаруживаются все устройства, происходит установка задания и конфигурирование устройств без вмешательства пользователя, формируются системные карты адресов, памяти УВВ и распределяются другие ресурсы. Принципы конфигурации для других интерфейсов выполняются аналогично.

Пространство конфигурации PCI занимает объём 256 байт и разделено на три области или региона ( см. рис. 2).

Первая область или заголовок обязателен для всех устройств, подключаемых к магистрали. Вторая область определяет тип устройства и кодируется для определённого класса устройств. Третья область определяется пользователем.

Устройство PCI, после сброса и выключения питания, доступно только

для цикла конфигурации, модули выбираются по индивидуальным линиям IDSEL, в качестве которых используются старшие разряды адреса. Структура

данных при конфигурации приведена на рисунке 3. Байты внутри слова выбираются в соответствии с информацией, записанной в с/БЕ (инверсные).

Структура модуля в стандарте PCI приведена на рисунке 4, а более детальная схема блока связи с интерфейсом на рисунок 5.

Выпускается большое количество законченных функциональных устройств в стандарте PCI, в качестве блоков связи с интерфейсом, как правило, используется ПЛИС (программные логические интегральные схемы). Современные ПЛИС работают на высоких частотах (более 500 МГц), перепрограммируемые, возможны варианты работы с flash – памятью. Внутри кристалла содержится 5-10 мин элементов. Некоторые ПЛИС могут содержать микропроцессор или ОМК. Выходные магистрали ПЛИС могут быть запрограммированы на параллельный или последовательный интерфейс.

Выпускается много плат прототипа или развития, на которых имеется монтажное поле для разработки устройств пользователя.

Рисунок 5. - Структурная схема УСИ

ИНТЕРФЕЙС PCMCIA (PC Card).

Этот интерфейс используется в мало габаритных переносных компьютерах.

Особенностью интерфейса является компактные модули, низкое энергопотребление, высокая надёжность. Номенклатура модулей довольна широка.

Варианты конструктивного исполнения карт в таблице 1. Структура интерфейса, имеющего выход на стандартные интерфейсы IBM PC приведены на рисунке 6.

Таблица 1. Варианты конструктивного исполнения карт PCMCIA.

Тип	Габаритные размеры	Комментарии
I	3.3x54x86(макс) мм	в основном, для карт памяти
II	5x54x86(макс) мм	в основном, для устройств ввода-вывода
III	10.5x54x86(макс) мм	в основном, для жестких дисков
I расширенный	тип I +40мм длиной дополнительный блок
II расширенный	тип II +40мм длиной дополнительный блок

В качестве базовой магистрали могут использоваться: ISA, PCI, мост PCI - USB, IEEE-1394.

Основу интерфейса составляют контроллеры до 255, каждый из которых поддерживает связь с 16- портами. Контроллер может управлять программируемым напряжением питания, позволяет программировать flash – память, если она имеется в составе модуля. Интерфейс поддерживает три независимых адресного пространства, скорость обмена определяется характеристиками базовой магистрали.

ПРОМЫШЛЕННЫЕ МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ.

Построение управляющих систем на базе офисных ПК имеют следующие недостатки: большие габариты и потребляемую мощность, большое время рестарта, отсутствие горячего подключения внутренних модулей, наличие электромеханических узлов, невозможность работы в условиях вибраций, ускорений, повышенной влажности, загазованности, высоких температур и т.д.

При работе в промышленных условиях (наличие помех, агрессивная среда, вибрация и т.д.) требуется применять специальные меры, обеспечивающие конструктивную электрическую и эксплутационную надёжность.

К числу конструктивных мер относятся:

• использование крейтов с пассивными магистралями и направляющими для установки модулей;

• дополнительное применение модулей (винтовые);

• использование каскадных разъёмов с дополнительными креплениями и в некоторых случаях герметизированные;

• в некоторых случаях необходимы без каркасные конструкции, обеспечивающие максимальный доступ к модулям системы;

• эффективное использование конвекционного и кондукционного охлаждения;

• использование виброизоляции.

Наиболее широко используемые системы базируются на евромеханике.

Электрическую надёжность обеспечивает применение микросхем с пониженным электропотреблением, что позволяет увеличивать число модулей в системах, облегчает условие термостатирования при работе в условиях пониженных или повышенных температур.

Эксплутационные характеристики характеризуются временем наработки на отказ или коэффициентом готовности, который определяется, как время работы в без аварийном режиме к общему времени работы оборудования.

Повышение коэффициента готовности определяется важностью подсистемы и возможностью прекращения работы подсистемы. Наиболее дорогим методом является многократное горячее резервирование. Наиболее распространенными методами являются использование горячего подключение модулей и автоконфигураций. Трудность реализации горячего подключения состоит в том, что при подключении модулей не должны прерываться процессы (транзакции), выполняемые в данный момент в системе. Для реализации горячего подключения в автоматическом режиме необходимо: ножки напряжения питания выполнять более длинные, чем информационные линии. Должны быть средства, которые информируют систему о подключении или отключении модуля, как правило, это микро выключатель и индикатор завершения операции идентификации. Определённый набор регистров конфигураций, соответствующих данному интерфейсу. При установки модуля в систему первыми замыкаются линии питания, которые активизируют ресурсы модуля. При замыкании микропереключателя система определяет появление нового ресурса, выделяет его необходимые средства и включает его обработку в список реализуемых задач. Удаление происходит в обратном порядке. В более простых системах может использоваться ручное горячее подключение, когда оператор инициирует обращение к модулю и удаление модуля с помощью клавиатуры.

В наиболее ответственных системах помимо автоматического горячего подключения используется блокировка неработающих модулей. Механизмы вызывающие блокировку могут быть разными, а отключение модуля состоит в переводе выходных/входных линий в третье состояние и/или отключение напряжения питания.

Для работы с промышленными интерфейсами необходимы специальные технические средства. Процессорные блоки выполняются в виде одноплатных ПЭВМ, панельных ЭВМ, программируемых логических контроллеров (PLC). С целью сокращения рестарта системы используются электронные диски на базе flash памяти или других типов организаций, поддерживающих работу со стандартными интерфейсами (SCSI, SATA). Объём до несколько десятков Гб, время доступа от 100нс до 1мкс.

Промышленные интерфейсы могут быть выполнены на базе

Р исунок 7. - Механический стандарт РС-104(размеры в дюймах)

стандартных интерфейсов ПЭВМ (ISA, PCI), достоинством которых является наличие разработанного программного обеспечения, либо на базе интерфейсов открытых систем, использующих свои протоколы обмена. Интерфейсы ISA реализованы в промышленных интерфейсах PC-104 (IEEE P 9961) или MicroPC.

Наибольшее распространение получил PC-104., достоинством которого является компактность конструкций, размер платы (90х96 мм), допускающие различные варианты компоновки модулей, стек, материнская плата. PC-104 может использоваться в качестве мезонинного интерфейса в других модулях (рис. 7, 8).

При компоновки используется накладной сквозной штыревой разъём. Уменьшен минимальный выходной ток передатчика (до 4 мА), что позволило увеличить число модулей, подключаемых к передатчику. Возможность работы в бортовых системах, использование не только бортовых процессоров

Рисунок 8. - Объединение плат PC/104 в виде этажерки.

фирмы Intel, но и других контроллеров, возможность использования мезонинных технологий. Недостатки связаны с низкой пропускной способностью ISA, устранены в интерфейсе PC 104 Pcus, в котором добавлена 32 разрядная шина PCI, с использованием аналогичного сквозного разъёма.

ОСОБЕННОСТИ ИНТЕРФЕЙСА VME.

VME- Versa Module Eurocard.

Магистраль относится к классу процессорно-независимых, открытых, асинхронных, многопроцессорных магистралям. Максимальная пропускная способность до 100 Мб/с, ,базовая 32 Мб/с. Количество ведущих устройств до 21. Цикл обмена по магистралям около 125 нс.

В рамках стандарта предусмотрены дополнительные интерфейсы, увеличивающие общий трафик магистрали. Последовательная магистраль VMS, с пропускной способностью 2,9 Мб/с-200 Мб/с (в зависимости от реализации). VSB- 32 разрядная локальная магистраль для обмена с памятью и устройствами ввода/вывода, её скорость работы выше, чем у базовой магистрали. VIC BUS- средство расширения магистрали, позволяющее размещать до 15 крейтов VME.

Шины адреса и данных раздельные для 32 разрядных магистралей, совмещённые для 64 разрядных. Обе шины масштабируемы.

Особенностью шины адреса является использование общего адресного пространства и отсутствие, в явном виде, разряда А0. Вместо разряда А0 используется две шины сигнала:

• ;

• .

Эта особенность позволила идентифицировать устройство, расположенное по чётным или нечётным адресам. Особенностью шин команд является наличие идентификатора адреса AM0-AMS, сигнала подтверждения прерывания , бытового сигнала, указывающего направление передачи и сигналов, обеспечивающих масштабирование , , .

Модификатор адреса (АМ) реализует следующие функции:

• управляет размером адресного пространства в текущем цикле, может быть задана короткая, стандартная, расширенная или длинная адресация (16, 32, 64).

• Указывает тип цикла магистрали и источник управления: супервизор или пользователь.

Введение различий между супервизором и пользователем позволяет защищать системные ресурсы от несанкционированного доступа.

Модификатор адреса расширяет адресное пространство, т.к. по одному адресу можно обращаться к устройствам, работающим с разными модификаторами. Это возможно, потому что в начальный цикл адресации передаётся модификатор, а затем адрес. Значение модификатора адреса распределяется на специфицированные (стандартные), предназначенные для расширения функций интерфейса и модификаторы пользователя, они могут использоваться для создания команд.

Например, групповая пересылка, защита областей общей памяти в многопроцессорных системах и т.д.

Шина команд реализует гибкий механизм управления ресурсами системы, что приводит к снижению аппаратных затрат, т.к. позволяет управлять разрядностью шины адреса, данных (в модулях) и вводить дополнительные команды.

Шины управления обменом содержат системный генератор на 16МГц, служащий источником стабильной частоты, не связанной с циклом обмена по магистрали. Сигнал достоверности адреса содержит , данных и . Все эти сигналы позволяют реализовать конвейерную обработку информации на магистрали. Для этого в модуле должен быть предусмотрен регистр защёлка. Окончание действия в модуле указывает сигнал .