Слухи о кончине шины ISA оказались преувеличенными. Во всяком случае,
это верно относительно встраиваемых и промышленных компьютеров. По-прежнему
существует множество задач, где не требуется высокой пропускной способности
шины, а низкая стоимость аппаратуры является определяющим фактором.
В. Беломытцев, ведущий специалист фирмы ПРОСОФТ
Tак что можно уверенно говорить о том, что заслуженная ISA и ее родственники
PC/104 и AT96 еще потрудятся. Вместе с тем очевидно, что существуют объективные
причины, заставляющие разработчиков телекоммуникационных систем и систем управления
технологическими процессами искать замену ISA. Один из вариантов такой замены
шина CompactPCI.
И здесь не обошлось без Intel
ПрародительницаCompactPCI шина PCI была предложена в 1991 г. фирмой Intel
в качестве средства обмена данными между микропроцессорами и высокопроизводительными
микроэлектронными компонентами микросхемами графических акселераторов, сетевыми
контроллерами и т.д. Прошло совсем немного времени, и PCI не только оправдала
возлагавшиеся на нее надежды, но и заняла господствующее положение среди шин
расширения для персональных компьютеров.
Через три года, когда стало очевидно, что новинка прижилась, была создана
организация PICMG (PCI Industrial Computer Manufacturers group) консорциум
фирм, заинтересованных во внедрении PCI в область промышленной автоматики и
телекоммуникаций. Заинтересованность вполне понятная к тому времени уже было
развернуто крупносерийное производство дешевых электронных компонентов PCI для
офисных компьютеров, был наработан задел в области системного программного обеспечения.
Оставалось только с учетом потребностей нового рынка модифицировать стандарт
PCI, сохранив, по возможности, его главные достоинства высокую пропускную
способность шины, независимость от типа центрального процессора, возможность
автоконфигурирования системы (Plug-and-Play).
Последние штрихи
Расширению сферы применения компьютеров с шиной PCI препятствовала главным
образом их офисная конструкция. Для промышленности ремонтопригодность и виброударопрочность
системы на основе материнской платы было явно недостаточно. Преодолеть недостатки
удалось благодаря использованию конструктива Евромеханика (МЭК-297) в сочетании
с телекоммуникационными соединителями HM (МЭК-1076-4-101), разработанными фирмой
Siemens.
Результатом
работы экспертов консорциума PICMG стал стандарт CompactPCI (далее CPCI), появившийся
в ноябре 1995 г. В соответствии с этим стандартом компьютеры должны содержать
пассивную объединительную плату с соединителями (слотами), к которым могут подключаться
модули расширения. Объединительная плата может содержать до 8 слотов, расположенных
с шагом 30,32 мм (0,8). Один из них (обычно левый крайний) предназначен для
процессорного модуля, обеспечивающего инициализацию и синхронизацию системы.
Модули расширения должны содержать лицевые панели и печатные платы. Платы могут
иметь габариты 100х160мм (формат 3U) или 233,35х160мм (6U). К объединительной
плате каждый модуль подключается при помощи соединителя HM, содержащего две
110-контактные секции. Первая секция (J1) содержит сигналы 32-разрядной версии
CPCI, вторая (J2) 64-разрядной.
На модулях формата 6U могут устанавливаться еще три секции (J3, J4, J5), назначение
которых стандартом не определено. Наличие у соединителя внешнего металлического
экрана и большого числа земляных контактов обеспечивает надежную защиту от
электромагнитных помех.
Горячая замена
В соответствии со спецификацией PICMG 2.1 R1.0 Compact PCI Hot Swap Specification
допускается замена модулей CPCI, находящихся под питанием. Возможность замены
элементов системы без прекращения ее функционирования делает шину CPCI особенно
привлекательной для телекоммуникационных применений и построения отказоустойчивых
систем управления. Горячая замена обеспечивается набором аппаратных средств,
среди которых:
•микропереключатели, срабатывающие при фиксации модулей в слотах;
•соединители, в которых контакты питания имеют большую длину, чем сигнальные;
•светодиоды на лицевых панелях модулей, индицирующие их состояние.
Стандартом также оговариваются алгоритмы функционирования CPCI-системы в различных
режимах Hot Swap.
Интересные детали
Необходимость реализации горячей замены и ряда других функций привела к появлению
весьма интересных модификаций обычных евромеханических деталей-направляющих,
по которым модуль въезжает в CPCI субблок, лицевых панелей и ручек для модулей.
Разумеется, расширение функциональных возможностей не дается даром усложняется
конструкция, повышаются требования к точности и качеству изготовления. В качестве
примера можно рассмотреть узел крепления CPCI-модуля в субблоке.
Цифрами на чертеже обозначены: 1 Лицевая панель, выполненная по IEEE 1101.10. На торце панели имеется
эластичный жгут с оболочкой из электропроводного материала. Назначение жгута
уменьшение зазоров между соседними модулями с целью защиты от электромагнитных
помех. 2 Микропереключатель Hot Swap, контакты которого замыкаются после фиксации
модуля в слоте. Информация от переключателя используется для определения конфигурации
системы. 3 Подвижная ручка с кнопкой. Кнопка обеспечивает фиксацию ручки в крайних
положениях. Выступы ручки 4 выполняют роль рычага, облегчающего установку
модуля в слот и его извлечение (большое количество контактов в соединителе приводит
к необходимости прилагать при этом усилие до 500 N). 5 Ловитель. Кроме своего основного назначения, ясного из названия,
ловитель обеспечивает отвод статического заряда с лицевой панели модуля в процессе
его установки в субблок. Этой же цели служит ESD-контакт 7, вмонтированный в
направляющую 6. Для того чтобы контакт выполнял свою функцию, по периметру
печатной платы должна быть нанесена металлизированная полоска. 7 Направляющая с кодовым механизмом 8, препятствующим установке модуля
на чужое место.
Разумеется, далеко не все разработчики CPCI-систем самостоятельно занимаются
изготовлением этих и множества других замысловатых деталей. Благодаря сложившейся
системе разделения труда, все необходимое можно заказать в специализированных
фирмах, занимающихся поставкой комплектующих изделий. Одним из лидеров в этой
области является фирма ПРОСОФТ.
www.prosoft.ru
Это адрес сайта ПРОСОФТ, где можно получить подробную информацию о поставляемой
фирмой продукции. В частности, ПРОСОФТ представляет изделия в формате CPCI,
изготавливаемые фирмами VMIC, Advantech и Schroff.
Немецкая
фирма Schroff известна в Европе как крупнейший изготовитель шкафов и корпусов
для электроники и электротехники. Немалую долю в ее продукции составляют изделия
Евромеханики, в том числе универсальные субблоки серии EuropacPro, на основе
которых Schroff выпускает множество различных модификаций корпусов для CPCI-компьютеров.
Например, полностью укомплектованные настольные и встраиваемые CPCI-системы,
содержащие источники питания, средства термостатирования и т.п.
Schroff также изготавливает множество полезных мелочей, в том числе упомянутые
выше лицевые панели, ручки, направляющие, крепежные изделия и многое другое,
необходимое для сборки модулей и субблоков.
Фирмы
VMIC и Advantech изготавливают модули, необходимые для комплектования
CPCI промышленных или коммуникационных компьютеров. Прежде всего, это процессорные
модули на базе Pentium Celeron/Pentium III. Как правило, это одноплатные компьютеры,
содержащие интегрированные Flash-диски, последовательные и параллельные порты,
контроллеры SVGA, дисков и клавиатуры.
Одной из существенных особенностей промышленного компьютера является наличие
развитых средств ввода/вывода. Именно отсутствие таких средств на рынке довольно
долго сдерживало экспансию CPCI
в области промышленной автоматики. В настоящее время такой проблемы нет.
В развитии средств ввода/вывода для CPCIсистем выделяются два основных направления:
•внедрение мезонинных технологий;
•создание полноформатных специализированных модулей ввода/вывода.
Мезонинные платы например, формата PMC (IEE1386) устанавливаются в слоты
модуля-носителя параллельно его поверхности. В роли носителя может использоваться
как специально разработанный для этого модуль, так и процессорный, оборудованный
соответствующим разъемом.
Оба направления представлены в продукции VMIC и Advantech. Модули
комплектуются терминальными платами, платами нормализации сигналов, а также
драйверами для ОС UNIX, VxWorks, QNX, Linux, Windows NT и OPC-серверами.
Образцы упомянутых изделий можно увидеть в офисе фирмы ПРОСОФТ, а также на
выставке НОРВЕКОМ, которая откроется 26 февраля в выставочном комплексе Ленэкспо
в Гавани.
Сайт газеты "Компьютер-Информ" является зарегистрированным электронным СМИ. Свидетельство Эл 77-4461 от 2 апреля 2001 г. Перепечатка материалов
без письменного согласия редакции запрещена.
При использовании материалов газеты в Интернет гиперссылка обязательна.
Телефон редакции (812) 718-6666, 718-6555.
Адрес: 196084, СПб, ул.Заставская, д.23, БЦ "Авиатор", 3-й этаж, офис 307
e-mail: editor@ci.ru
Для пресс-релизов и новостей news@ci.ru
Результатом
работы экспертов консорциума PICMG стал стандарт CompactPCI (далее CPCI), появившийся
в ноябре 1995 г. В соответствии с этим стандартом компьютеры должны содержать
пассивную объединительную плату с соединителями (слотами), к которым могут подключаться
модули расширения. Объединительная плата может содержать до 8 слотов, расположенных
с шагом 30,32 мм (0,8). Один из них (обычно левый крайний) предназначен для
процессорного модуля, обеспечивающего инициализацию и синхронизацию системы.
Немецкая
фирма Schroff известна в Европе как крупнейший изготовитель шкафов и корпусов
для электроники и электротехники. Немалую долю в ее продукции составляют изделия
Евромеханики, в том числе универсальные субблоки серии EuropacPro, на основе
которых Schroff выпускает множество различных модификаций корпусов для CPCI-компьютеров.
Например, полностью укомплектованные настольные и встраиваемые CPCI-системы,
содержащие источники питания, средства термостатирования и т.п.
Фирмы
VMIC и Advantech изготавливают модули, необходимые для комплектования
CPCI промышленных или коммуникационных компьютеров. Прежде всего, это процессорные
модули на базе Pentium Celeron/Pentium III. Как правило, это одноплатные компьютеры,
содержащие интегрированные Flash-диски, последовательные и параллельные порты,
контроллеры SVGA, дисков и клавиатуры.
КОМПЬЮТЕР-ИНФОРМ